CAPITULO

2

DISPOSITIVOS ELECTRONICOS DE DOS TERMINALES (7 Hrs)

Objetivo: El alumno explicará el funcionamiento básico de los principales dispositivos electrónicos de dos terminales y conocerá algunas de sus aplicaciones.

2.1

Semiconductores Extrínsecos Artificiales…………………………………(1 Hr)

Materiales Semiconductores (Si y Ge). Los materiales semiconductores ideales son aquellos que tienen propiedades entre los conductores y aislantes es decir no son buenos conductores no son buenos aislantes. Estructura Se trata de materiales en los que, para formar el enlace, los átomos completan su última capa atómica alcanzando la estructura electrónica estable que puede ser manipulada eléctricamente. Los electrones se comparten (enlace covalente puro). En Figura 2.1 se muestra la estructura molecular del silicio ( Si ), material semiconductor por excelencia empleado en la industria microelectrónica.

Figura 2.1 Estructura molecular del Silicio (Si) El hecho fundamental es que los electrones quedan semi-ligados al material, al contrario de lo que sucedía con la nube electrónica de los conductores. Semiconductores bajo la acción de un campo eléctrico Si un semiconductor ideal se somete a un campo eléctrico (o a una diferencia de potencial), es posible la circulación de una pequeña corriente, ya que no existen cargas semi-libres. Técnicamente son malos conductores y malos aislantes. MODELO DE BANDAS DE ENERGÍA. Otra manera de explicar el funcionamiento de los materiales eléctricos es a través del modelo de bandas de energía donde se representan los electrones de conducción y de valencia representados en bandas

Figura 2.2 Bandas de Energía de (a) Conductor (b) Semiconductor (c) Aislante

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4

II

Be Mg 30 Zn 48 Cd 80 Hg

12

III

IV

5

6

B 13 Al 31 Ga 49 In 81 Tl

C 14 Si 32 Ge 50 Sn 82 Pb

V

VI

N 15 p 33 As 51 Sb 83 Bi

8O 16 S 34 Se 52 Te 84 Po

7

Tabla 2.1 Parte de la tabla periódica en la que figuran los elementos que juegan un papel importante en la electrónica de semiconductores Tipos de semiconductores Semiconductores simples Semiconductores compuestos IV-IV Semiconductores Compuestos III-IV Semiconductores Compuestos II-VI Aleaciones

Ejemplos Si, Ge SiC, SiGe GaAs, GaP, GaSb, AlAs, AlP, AlSb, InAs, InP, InSb ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe AlxGa1-xAs, GaAs1-xPx, Hg1-xCdxTe, GaxIn1-xAs1-yPy

Tabla 2.2 Tiposde Semiconductores utilizados en aplicaciones electronicas

En la actualidad los dispositivos electrónicos ocupan en su construcción al Silicio y al Germanio en un 95 %— pero los semiconductores compuestos empiezan a jugar un papel cada vez más significativo en aplicaciones de alta velocidad y en la optoelectrónica. Por ese motivo, en este curso se considera al silicio como semiconductor de referencia, si no se indica otra cosa explícitamente. Construcción de los semiconductores para uso electrónico. Enfoque de red cristalina pura, características eléctricas del semiconductor intrínseco. Los semiconductores naturales deben ser preparados para ser usados como semiconductores grado electrónico.  Deben de purificarse, solo deben quedar impurezas en partes por millón (ppm)  Deben poseer una Red cristalina pura y ordenada  Se usan Silicio y Germanio generalmente.

Figura 2.3 Red cristalina de Silicio, tridimensional y Bidimensional Semiconductores Intrínsecos. Se les denomina a los semiconductores que tienen una

red cristalina ordenada y un alto grado de pureza y debido a ello sus propiedades eléctricas solo dependen de sí mismos y de su forma geométrica cuando se construyen dispositivos con ellos.

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Dopado. Si a los semiconductores intrínsecos se les combina adecuadamente con elementos del III y con elementos del V grupo se forman los SEMICONDUCTORES EXTRINSECOS. 2.1.1 Semiconductores Extrínseco Tipo N. Los elementos del V grupo que se usan en la electrónica junto con el silicio y germanio son: fósforo, arsénico, antimonio y bismuto que al combinarse con los semiconductores intrínsecos forman los Semiconductores Extrínseco tipo N.

Figura 2.4 Semiconductor Extrínseco tipo N, (a) Bandas de Energía, (b) Enlace Covalente 2.1.2 Semiconductores Extrínseco Tipo N. Mientras que los III grupo son: Boro, Aluminio, Indio y Galio que al combinarse con los semiconductores intrínsecos forman los Semiconductores Extrínseco tipo P.

Figura 2.5 Semiconductor Extrínseco tipo N, (a) Bandas de Energía (b) Enlaces Covalentes Características Eléctricas de semiconductores extrínsecos. Valores de los intervalos prohibidos de energía, movilidades de electrones y huecos y conductividades intrínsecas a temperatura ambiente para materiales semiconductores Intervalo Conductividad Movilidad de los Movilidad de los Material Prohibido(eV) Eléctrica (Ω-m)-1 electrones (m2/V-s) huecos (m2/V-s) Elemental Si 1.11 4x10-4 0.14 0.05 Ge 0.67 2.2 0.38 0.18 Compuestos III-V GaP 2.25 0.05 0.002 GaAs 1.42 10-6 0.85 0.45 InSb 0.17 2x104 7.7 0.07 Compuestos II-VI Cd 2.40 0.03 ZnTe 2.26 0.03 0.01

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El semiconductor Extrínseco es un material en el cual podemos controlar el movimiento de portadores y por ende la conductividad del material mediante electricidad, podemos afirmar que un semiconductor extrínseco puede ser controlado eléctricamente para ser un buen Aislante o un buen conductor sin que el material se deteriore.

2.2

Unión NP ó PN y su polarización……………………………………………………(1 Hr)

2.2.1 Construcción de una Unión y zonas de la unión. Supongamos que se dispone de un monocristal de silicio puro, dividido en dos zonas con una frontera nítida, definida por un plano. Una zona se dopa con impurezas de tipo P y la otra de tipo N (portadores mayoritarios) (Figura 2.6). La zona P tiene un exceso de huecos, y se obtiene introduciendo átomos del grupo III en la red cristalina (por ejemplo, boro). La zona N dispone de electrones en exceso, procedentes de átomos del grupo V (fósforo). En ambos casos se tienen también portadores de signo contrario, aunque en una concentración varios órdenes de magnitud inferior (portadores minoritarios).

Figura 2.6 Impurificación del silicio para la obtención de diodos PN En cada zona la carga total es neutra: por cada electrón hay un ion positivo, y por cada hueco un ion negativo, es decir, no existen distribuciones de carga neta, ni campos eléctricos internos. En el momento mismo de crear dos zonas de diferente concentración de portadores, entra en juego el mecanismo de la difusión. Como se recordará, este fenómeno tiende a llevar partículas de donde hay más a donde hay menos. El efecto es que los electrones y los huecos cercanos a la unión de las dos zonas la cruzan y se instalan en la zona contraria, es decir: Electrones de la zona N pasan a la zona P. Huecos de la zona P pasan a la zona N. Este movimiento de portadores de carga tiene un doble efecto. Centrémonos en la región de la zona P cercana a la unión: El electrón que pasa la unión se recombina con un hueco. Aparece una carga negativa, ya que antes de que llegara el electrón la carga total era nula. Al pasar el hueco de la zona P a la zona N, provoca un defecto de carga positiva en la zona P, con lo que también aparece una carga negativa.

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El mismo razonamiento, aunque con signos opuestos puede realizarse para la zona N. En consecuencia, a ambos lados de la unión se va creando una zona de carga, que es positiva en la zona N y negativa en la zona P (Figura 2.7).

Figura 2.7: Formación de la unión PN En el ejemplo de gases, los gases difunden completamente hasta llenar las dos estancias de la caja y formar una mezcla uniforme. Sin embargo, a diferencia de lo que ocurre con los gases, en este caso están difundiendo partículas cargadas. La distribución de cargas formada en la región de la unión provoca un campo eléctrico desde la zona N a la zona P. Este campo eléctrico se opone al movimiento de portadores según la difusión, y va creciendo conforme pasan más cargas a la zona opuesta. Al final la fuerza de la difusión y la del campo eléctrico se equilibran y cesa el trasiego de portadores. En ese momento está ya formado el diodo de unión PN, y como resultado del proceso se ha obtenido:  Zona P, semiconductora, con una resistencia RP.  Zona N, semiconductora, con una resistencia RN.  Zona de agotamiento (deplexión): No es conductora, puesto que no posee portadores de carga libres. En ella actúa un campo eléctrico, o bien entre los extremos actúa una barrera de potencial. Hay que tener en cuenta que este proceso sucede instantáneamente en el momento en el que se ponen en contacto las zonas N y P, y no necesita de ningún aporte de energía, excepto el de la agitación térmica. El diodo. Es el primer dispositivo semiconductor de estado sólido o también denominado el elemento básico de la electrónica, está formado por la unión de los dos semiconductores extrínsecos N y P, la cual genera una unión que presenta propiedades eléctricas especiales, según sea su polarización.

2.2.2 Polarización Directa e Inversa, Zonas de Operación. Se le llama polarización al efecto de aplicar una fuente de tensión entre los extremos del elemento a polarizar en este caso de una unión NP ó PN. Como el dispositivo es bipolar existirán dos posibles polarizaciones.

2.2.2.1 Polarización directa

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El bloque PN descrito en el apartado anterior (Figura 2.8) en principio no permite el establecimiento de una corriente eléctrica entre sus terminales puesto que la zona de deplexión no es conductora.

Figura 2.8: Diodo PN durante la aplicación de una tensión inferior a la de barrera Sin embargo, si se aplica una tensión positiva en el ánodo, se generará un campo eléctrico que "empujará" los huecos hacia la unión, provocando un estrechamiento de la zona de deplexión (Figura 2.9). Sin embargo, mientras ésta exista no será posible la conducción.

Figura 2.9 Diodo PN bajo la acción de una tensión mayor que la de barrera Si la tensión aplicada supera a la de la barrera, desaparece la zona de deplexión y el dispositivo conduce. De forma simplificada e ideal, lo que sucede es lo siguiente (Figura 2.9): Electrones y huecos se dirigen a la unión. En la unión se recombinan. En resumen, polarizar un diodo PN en directa es aplicar tensión positiva a la zona P y negativa a la zona N. Un diodo PN conduce en directa porque se inunda de cargas móviles la zona de deplexión. La tensión aplicada se emplea en: Vencer la barrera de potencial. Mover los portadores de carga.

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2.2.1.2 Polarización inversa Al contrario que en el apartado anterior, al aplicar una tensión positiva a la zona N y negativa a la zona P, se retiran portadores mayoritarios próximos a la unión. Estos portadores son atraídos hacia los contactos aumentando la anchura de la zona de deplexión. Esto hace que la corriente debido a los portadores mayoritarios sea nula (Figura 2.10). Ahora bien, en ambas zonas hay portadores minoritarios. Un diodo polarizado en inversa lo está en directa para los minoritarios, que son atraídos hacia la unión. El movimiento de estos portadores minoritarios crea una corriente, aunque muy inferior que la obtenida en polarización directa para los mismos niveles de tensión.

Figura 2.10: Diodo PN polarizado en inversa Al aumentar la tensión inversa, llega un momento en que se produce la ruptura de la zona de deplexión, al igual que sucede en un material aislante: el campo eléctrico puede ser tan elevado que arranque electrones que forman los enlaces covalentes entre los átomos de silicio, originando un proceso de rotura por avalancha. (Nota: Sin embargo, ello no conlleva necesariamente la destrucción del diodo, mientras la potencia consumida por el diodo se mantenga en niveles admisibles). 2.2.3 Zonas de Operación Característica tensión-corriente La Figura 2.11 muestra la característica V-I (tensión-corriente) típica de un diodo real e ideal b). En la gráfica se aprecian claramente diferenciadas las diversas regiones de funcionamiento explicadas en el apartado anterior: Región de conducción en polarización directa (PD). Región de corte en polarización inversa (PI). Región de conducción en polarización inversa (VBR, PIV). Por encima de 0 Voltios, la corriente que circula es muy pequeña, hasta que no se alcanza la tensión de barrera (VON). El paso de conducción a corte no es instantáneo: a partir de VON la resistencia que ofrece el componente al paso de la corriente disminuye Facultad de Ingeniería Mecánica Edificio W Ciudad Universitaria Morelia, Michoacán

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progresivamente, hasta quedar limitada sólo por las resistencias internas de las zonas P y N. La intensidad que circula por la unión aumenta rápidamente. En el caso de los diodos de silicio, VON se sitúa en torno a 0.7 v.

a) b) Figura 2.11: a) Característica I-V de un diodo real. b) Características I-V de un diodo Ideal Cuando se polariza con tensiones menores de 0 Voltios, la corriente es mucho menor que la que se obtiene para los mismos niveles de tensión que en directa, hasta llegar a la ruptura, en la que de nuevo aumenta.

Figura 2.12 Detalles de las Zonas de funcionamiento de un Diodo Facultad de Ingeniería Mecánica Edificio W Ciudad Universitaria Morelia, Michoacán

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Diferencias entre el diodo de unión PN y el diodo ideal Las principales diferencias entre el comportamiento real y ideal son: La resistencia del diodo en polarización directa no es nula. La tensión para la que comienza la conducción es VON. En polarización inversa aparece una pequeña corriente. A partir de una tensión en inversa el dispositivo entra en conducción por avalancha. En la Figura 2.13 vemos representadas más claramente estas diferencias entre los comportamientos del diodo de unión PN e ideal.

Figura 2.13: Características más importantes del diodo de unión PN Real

2.3 Diversos Tipos de Diodos y aplicaciones……………………………………… (5 Hrs) Existen varias clasificaciones para los diodos. Puedes encontrar en base al semiconductor utilizado: Diodos de germanio Diodos de silicio De semiconductores compuestos Los más utilizados son los de silicio, y son los que presentan los 0.6~0.7 voltios de tensión de umbral (Vγ=Voltaje Gama), mientras que los de germanio poseen una tensión de 0.3 voltios. El voltaje de umbral es función de los materiales con los cuales se fabrica el diodo. Otra clasificación se hace en función de las características especiales de cada diodo

2.3.1 Diodo rectificador. Estos diodos tienen su principal aplicación en la conversión de corriente alterna AC, en corriente continua DC.

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A significa Ánodo (+) y la K significa Cátodo (-). En la imagen de su aspecto físico observamos una franja blanca, esta representa al cátodo. Símbolo: Aspecto físico:

Aspecto físico: Símbolo destinados.

Los fabricantes han incluido dentro de una misma cápsula cuatro diodos rectificadores con montaje llamado "en puente". Observamos en el símbolo dos terminales de entrada de corriente alterna y dos de salida de corriente continua. Los terminales del puente rectificador pueden cambiar, dependiendo del fabricante. Vemos que pueden tener distintos aspectos, que dependen sobre todo de la potencia que sea necesaria en el circuito al que van

AplicacionesSe utilizan en fuentes de alimentación con o sin transformador conectadas a Corriente Alterna para obtener una Corriente directa o continua. Rectificador de media Onda

Ondas sin capacitor Rectificador de Media Onda (RMO) positivo Ondas con capacitor

Ondas sin capacitor

Rectificador de Media Onda (RMO) Negativo Ondas con capacitor Facultad de Ingeniería Mecánica Edificio W Ciudad Universitaria Morelia, Michoacán

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Rectificador de Onda Completa Con Derivación

Ondas sin capacitor

Ondas con capacitor Tipo Puente

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Ondas sin capacitor

Ondas con capacitor 2.3.2 Diodo Zener

Diodo Zener (se utilizan como reguladores de voltaje, voltajes de referencia, entre muchas otras funciones) opera en el tercer cuadrante PI, en el primer cuadrante PD opera como un diodo rectificador. Debemos conocer tres características eléctricas importantes: Vz Voltaje Zener nominal. IZmáx Corriente máxima del Zener. Potencia Nominal del Zener. Facultad de Ingeniería Mecánica Edificio W Ciudad Universitaria Morelia, Michoacán

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RLim

RLim mín

Vin máx VZ I zener máx 1

( Z Z I Zener máx ) ZZ

VZ

RLoad máx

RLoad máx

Vin mín

RLim máx

I zener mín 1

Vin

VD1 I zener I Load VZ ( Z Z I Zener mín )

ZZ

VZ

RLoad mín

RLoad mín

2.3.3 Diodo Led EAST CLEVELAND, OHIO (9 de octubre de 2012) - Hoy hace cincuenta años, el científico de GE, Nick Holonyak, a sus 33 años de edad, inventó el primer diodo emisor de luz de espectro visible, un dispositivo que sus colegas de GE en ese momento apodaron “el mágico” porque su luz, a diferencia de los láseres infrarrojos, era visible al ojo humano. http://www.ece.illinois.edu/di rectory/profile.asp?nholonya

Nick Holonyak, Jr 287 Micro and Nanotechnology Lab 208 N. Wright Street Urbana, Illinois 61801 (217) 333-4149 [email protected]

LED es la abreviatura en lengua inglesa para Light Emitting Diode, que en su traducción al español correspondería a Diodo Emisor de Luz.

Un LED consiste en un dispositivo que en su interior contiene un material semiconductor que al aplicarle una pequeña corriente eléctrica produce luz. La luz emitida por este dispositivo es de un determinado color que no produce calor, por lo tanto, no se presenta aumento de temperatura como si ocurre con muchos de los dispositivos comunes emisores de luz. El color que adquiera la luz emitida por este dispositivo dependerá de los materiales utilizados en la fabricación de este. En realidad dependerá del material semiconductor, que dará una luz que puede ir entre el ultravioleta y el infrarrojo, incluyendo en el medio toda la gama de colores visibles al ojo humano. En el año 1962 fue creado el primer dispositivo LED, su creador fue Nick Holonyak, uno de los ingenieros de General Electric. Sin embargo, este tipo de dispositivo no tiene una gran popularidad hasta hace solo unos años atrás, cuando el científico japonés, Shuji Nakamura, descubre, en 1993, una fórmula más económica para crear luz azul utilizando Nitruro de Galio y Nitruro de Indio. La importancia de este descubrimiento radica en que la fabricación de luz roja y verde, a pesar de ser fácil y barata, no bastaba para la creación de la necesaria luz blanca que Facultad de Ingeniería Mecánica Edificio W Ciudad Universitaria Morelia, Michoacán

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utilizamos para, por ejemplo, poder ver la pantalla de este computador. Para la fabricación de luz blanca es necesario mezclar partes iguales de luz roja, verde y azul. De este modo, si nos acercamos a la pantalla y observamos con mucho detalle, veremos que ésta se encuentra formada por miles y diminutos puntos de estos tres colores. Como se dijo anteriormente, los dipositivos LED pueden emitir luz de una amplia gama de colores, sin embargo, aquellos que emiten luz infrarroja, son denominados IRED (Infra Red Emitting Diode). Estos dispositivos son ampliamente utilizados en aparatos de uso cotidiano de nuestros hogares, como por ejemplo en equipos de sonido y todo tipo de controles remoto. Muchas son las ventajas de la utilización de diodos LED, entre las que encontramos su reducido tamaño en comparación a una ampolleta común, dando ambas la misma luminosidad. Por otra parte, su duración es considerablemente mayor, ya que un diodo LED tiene la capacidad de mantenerse encendido por 50.000 horas, es decir, por 6 años en continuo. Sin embargo, su alto precio hace que estos dispositivos aún no sean de uso común en nuestros hogares, pero comienzan a ganar terreno y una gran importancia en nuestras calles con los semáforos, asi como también se abren paso en el mercado de los deportes extremos, por ejemplo, en linternas de montaña. Cálculo de R resistencia de polarización del LED R = (Vs - Vd) / Id Vd= Voltaje del diodo entre 1.2 - 5V Id= Corriente del diodo entre 10 - 20 mA para diodos de propósito general Ejemplo para Vs=12 V, Vd=1.5 V, Id=10 mA  R = 1050 Ω ó de valor comercial de 1 KΩ 2.3.4 Diodo Diac El DIAC es un diodo de disparo bidireccional, especialmente diseñado para disparar TRIACs y Tiristores (es un dispositivo disparado por tensión). Tiene dos terminales: MT1 y MT2. Ver el diagrama. El DIAC se comporta como dos diodos zener conectados en serie, pero orientados en forma opuesta. La conducción se da cuando se ha superado el valor de tensión del zener que está conectado en sentido opuesto. El DIAC normalmente no conduce, sino que tiene una pequeña corriente de fuga. La conducción aparece cuando la tensión de disparo se alcanza. Cuando la tensión de disparo se alcanza, la tensión en el DIAC se reduce y entra en conducción dejando pasar la corriente necesaria para el disparo del SCR o TRIAC. Se utiliza principalmente en aplicaciones de control de potencia mediante control de fase. La curva característica del DIAC se muestra a continuación

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En la curva característica se observa que cuando +V o -V es menor que la tensión de disparo, el DIAC se comporta como un circuito abierto Cuando +V o -V es mayor que la tensión de disparo, el DIAC se comporta como un cortocircuito Sus principales características son: Tensión de disparo Corriente de disparo Tensión de simetría (ver grafico anterior) Tensión de recuperación Disipación de potencia (Los DIACs se fabrican con capacidad de potencia de 0.5 a 1 watt.) 2.3.5 Fotodiodo

Un fotodiodo de unión consiste básicamente en una unión NP polarizada en sentido inverso (campo eléctrico en sentido contrario al propio de la unión), de manera que se cree una zona de difusión desprovista de portadores, cuya anchura depende del potencial aplicado:

Fotodiodo de unión NP

Cuando no llega ninguna radiación luminosa a esta región, los electrones no tienen energía suficiente para atravesarla y por ello la corriente será prácticamente nula. Cuando la radiación luminosa es de la longitud de onda adecuada e incide en la zona de difusión, se crean pares electrón - hueco que son atraídos por el campo eléctrico aplicado, resultando una corriente inversa por la unión NP proporcional a la energía absorbida y por lo tanto al flujo luminoso que incide sobre la unión, tal y como se muestra en la siguiente curva característica de un fotodiodo genérico:

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Puede verse que el elemento se comporta como un generador de corriente casi constante hasta que se alcanza su tensión de ruptura, tras lo cual se produce una avalancha de portadores y la destrucción del dispositivo. Los fotodiodos pueden fabricarse sobre material base de silicio o de germanio y, en cualquier caso, la unión se forma por el proceso de difusión para obtener una superficie de unión grande y uniforme. La sensibilidad relativa del silicio y la del germanio son similares, quedando la respuesta de este último más próxima a las frecuencias del infrarrojo y teniendo el primero una respuesta más uniforme en la radiación visible. Sin embargo, el silicio presenta una serie de ventajas sobre el germanio tal y como se detallan a continuación:

Tabla de comparación de las características de los fotodiodos Las corrientes que pueden obtenerse con los fotodiodos son muy limitadas, por ello se recurre a un proceso de amplificación, siendo aquellos meros sensores de muy pequeña potencia 2.3.6 Celda fotovoltaica. Fotovoltaica es la conversión directa de luz en electricidad a nivel atómico. Algunos materiales presentan una propiedad conocida como efecto fotoeléctrico que hace que absorban fotones de luz y emitan electrones. Cuando estos electrones libres son capturados, el resultado es una corriente eléctrica que puede ser utilizada como electricidad.

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El primero en notar el efecto fotoeléctrico fue el físico francés Edmundo Bequerel, en 1839. Él encontró que ciertos materiales producían pequeñas cantidades de corriente eléctrica cuando eran expuestos a la luz. En 1905, Albert Einstein describió la naturaleza de la luz y el efecto fotoeléctrico, en el cual está basada la tecnología fotovoltaica. Por este trabajo, se le otorgó más tarde el premio Nobel de física. El primer módulo fotovoltaico fue construido en los Laboratorios Bell en 1954. Fue descrito como una batería solar y era más que nada una curiosidad, ya que resultaba demasiado costoso como para justificar su utilización a gran escala. En la década de los 60´s, la industria espacial comenzó por primera vez a hacer uso de esta tecnología para proveer la energía eléctrica a bordo de las naves espaciales. A través de los programas espaciales, la tecnología avanzó, alcanzó un alto grado de confiabilidad y se redujo su costo. Durante la crisis de energía en la década de los 70´s, la tecnología fotovoltaica empezó a ganar reconocimiento como una fuente de energía para aplicaciones no relacionadas con el espacio. El diagrama ilustra la operación de una celda fotovoltaica, llamada también celda solar. Las celdas solares están hechas de la misma clase de materiales semiconductores, tales como el silicio, que se usan en la industria microelectrónica. Para las celdas solares, una delgada rejilla semiconductora es especialmente tratada para formar un campo eléctrico, positivo en un lado y negativo en el otro. Cuando la energía luminosa llega hasta la celda solar, los electrones son golpeados y sacados de los átomos del material semiconductor. Si ponemos conductores eléctricos tanto del lado positivo como del negativo de la rejilla, formando un circuito eléctrico, los electrones pueden ser capturados en forma de una corriente eléctrica --es decir, en electricidad-. La electricidad puede entonces ser usada para suministrar potencia a una carga, por ejemplo para encender una luz o energizar una herramienta. Un arreglo de varias celdas solares conectadas eléctricamente unas con otras y montadas en una estructura de apoyo o un marco, se llama módulo fotovoltaico. Los módulos están diseñados para proveer un cierto nivel de voltaje, como por ejemplo el de un sistema común de 12 voltios. La corriente producida depende directamente de cuánta luz llega hasta el módulo. 3.7 Fotorresistencia (Light Dependent Resistor, LDR, Resistor dependiente de la Luz) Es un componente fotosensible a la luz. A diferencia de la resistencia fija donde el valor óhmico no varía, la fotorresistencia tiene la particularidad de variar su valor óhmico en

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función de la luz que incide sobre ella, cuanto más luz recibe más bajo es su valor óhmico y cuanto menos luz recibe más alto es su valor óhmico. Símbolo de la fotorresistencia y aspecto físico

Ejemplo

En la figura de arriba se puedes observar un par de circuitos de ejemplo. La diferencia que hay de un circuito al otro es la disposición de la LDR y la resistencia fija y como consecuencia obtendremos una tensión de salida Vout diferente en ambos circuitos. Básicamente este circuito se conoce como un divisor de tensión resistivo, en este caso formado por una resistencia fija en serie con la LDR. En los dos circuitos tenemos una tensión de entrada Vin, esta tensión se reparte por las dos resistencias ya que están en serie (ley de mallas de Kirchhoff),la tensión de la LDR y la fija dependerá de la resistencia eléctrica de ambas. El funcionamiento del circuito de la izquierda es como sigue: cuando incide luz sobre la LDR esta baja su resistencia eléctrica aumentando la tensión sobre la resistencia fija, como consecuencia obtendremos un tensión de salida Vout baja (Nivel lógico 0), por contra si mantenemos la LDR en la oscuridad aumenta su resistencia eléctrica disminuyendo la tensión en bornes de la resistencia fija y obteniendo una tensión de salida alta (Nivel lógico 1). El circuito de la derecha tiene un comportamiento inverso al de la izquierda por la disposición de las resistencias. Su funcionamiento es como sigue: si aplicamos luz sobre la LDR baja su resistencia y en consecuencia obtenemos una tensión Vout alta (Nivel lógico 1),en la oscuridad aumenta su resistencia y tenemos en su salida Vout un nivel bajo (Nivel lógico 0).

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2.3.8 Termistores (Resistor dependiente de la temperatura) NTC y PTC Termistores (Resistor dependiente de la temperatura) NTC y PTC Un termistor es un ejemplo clásico de dispositivo electrónico fabricado con semiconductores intrínsecos, tiene típicamente un coeficiente que lo hace dependiente de la temperatura, es decir su resistencia eléctrica depende de la temperatura, si lo hace de forma negativa, es decir si al aumentar la temperatura disminuye su resistencia se dice que es NTC (Negative Temperature Coeficient) o PTC (Positive Temperature Coeficient) si lo hace de manera opuesta.

Figura 7 Resistencia Vs Temperatura en termistores NTC y PTC y Símbolo Su uso es como sensor de temperatura o como compensador dependiente de la temperatura.

Aplicaciones del termistor a) Corriente dependiente de Temperatura, b) Voltaje dependiente de Temperatura c) Termómetro con termistor 2.3.9 Otros Diodos También puedes encontrar diodos con distintas funciones:

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Diodo túnel o Esaki (poseen una curva I-V, especial)

Varicap (poseen una capacitancia que depende la tensión inversa aplicada, se utilizan en la sintonización de las nuevas radios)

Diodo Schotcky (tienen una tensión de umbral de 0.3 voltios)

Diodos de señal (son los mas sencillos y sirven para la circuitería en general)

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