Video de Introducción a los semiconductores
El cobre es un buen ejemplo de material conductor por su estructura atómica que se puede apreciar en la figura:
Está compuesto por 29 protones de carga positiva y 29 electrones de carga negativa, por lo que lo convierte en una carga neutra.
Los electrones se encuentran en orbitas estables debido a que están en un punto donde coinciden la fuerza de atracción hacia el núcleo y la fuerza centrifuga que lo lleva hacia afuera. Esto debido a que el núcleo está girando.
Mientras más lejos está el electrón menor va a ser la fuerza de atracción y la fuerza centrífuga respecto al núcleo.
Para el estudio de la electrónica nos interesan específicamente las propiedades del electrón que se encuentra más lejos y que se le llama electrón de valencia. Si quitamos este electrón, tendría 29 cargas positivas de los protones y 28 cargas negativas de los electrones, por lo que su carga seria +1.
Debido a que la fuerza de atracción de este último electrón es muy débil puede fácilmente desprenderse de su órbita, a este electrón se le llama ELECTRON LIBRE y es la característica de los materiales conductores, porque permiten el movimiento de electrones a través de su estructura atómica. Otros ejemplos de materiales conductores son la plata y el oro.
¿ Porqué los electrones no se pegan al núcleo por efecto de la fuerza de atracción?
Los electrones no se pegan al núcleo porque al rotar éste, se neutraliza la fuerza de atracción y la fuerza centrífuga que lo lleva hacia afuera. En esta posición se mantiene estable.
Un ejemplo es el sistema planetario solar, el sol rota sobre su eje y los planetas están en orbitas estables. En esta orbitas estables se neutraliza la fuerza de atracción hacia el sol con la fuerza centrífuga.
Semiconductores
Un conductor tiene 1 electrón de valencia en sus átomos y un aislante tiene 8 electrones de valencia en sus átomos. Un material semiconductor está en una posición intermedia y cuenta con 4 electrones de valencia en su última orbita. Los mejores materiales semiconductores son el Germanio y el Silicio.
Entonces, se podría decir que los semiconductores en la electrónica se usan como un tipo de resistores cuyo valor de resistencia es controlado por el voltaje aplicado. Es decir, los átomos de silicio se pueden dopar con otros átomos para que al aplicar un voltaje menor a 0.7 voltios se comporte como una resistencia de alto valor y al sobrepasar los 0.7 voltios se comporte como una resistencia de muy bajo valor. Además si se le aplica el voltaje en un sentido tenga alta resistencia y en sentido contrario baja resistencia.
Cuando se iniciaba el desarrollo de la electrónica se empezó haciendo pruebas con el germanio pero presentaba un problema al tener una excesiva corriente inversa. Estudios posteriores con el Silicio se logró corregir este problema para utilizarlo en los diodos, transistores, circuitos integrados y chips, los cuales son ahora tan conocidos.
Diccionario electrónico
¿Qué es un Circuito amplificador de fuente común?
Un circuito amplificador de fuente común es una configuración comúnmente utilizada en electrónica para amplificar señales eléctricas. Este tipo de circuito emplea un transistor de efecto de campo de unión (JFET) en su configuración, aunque también se puede utilizar un transistor bipolar de unión (BJT) en otros diseños. El objetivo principal de un amplificador de fuente común es aumentar la amplitud de una señal de entrada débil sin invertir su fase.
A continuación, te proporcionaré una descripción detallada de un circuito amplificador de fuente común utilizando un transistor JFET:
Componentes del circuito:
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Transistor JFET: Un JFET es un tipo de transistor de efecto de campo que controla el flujo de corriente entre el drenador (D) y la fuente (S) mediante la variación de la tensión de la compuerta (G). En el amplificador de fuente común, el JFET se coloca de tal manera que la fuente está conectada a una fuente de tensión continua y el drenador está conectado a la carga del circuito.
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Fuente de alimentación: Proporciona la tensión continua necesaria para polarizar el JFET y permitir su operación en la región de amplificación.
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Divisor de voltaje de polarización: Este es un conjunto de resistencias conectadas en serie desde la fuente de alimentación a la fuente del JFET. Este divisor crea una tensión de polarización en la compuerta del JFET, estableciendo el punto de operación del transistor.
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Capacitores de acoplamiento: Se utilizan para acoplar la señal de entrada y la señal de salida al circuito sin afectar el punto de polarización. Evitan que las corrientes continuas fluyan entre las etapas.
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Resistencia de carga: Conectada entre el drenador del JFET y la fuente de alimentación, esta resistencia determina la ganancia de voltaje del amplificador y proporciona la carga al circuito de salida.
Funcionamiento: Cuando se aplica una señal de entrada al circuito a través del condensador de acoplamiento en la compuerta del JFET, la tensión en la compuerta varía. Si la tensión de la compuerta se vuelve más negativa, el JFET se "cierra" y reduce el flujo de corriente entre el drenador y la fuente. Esto da como resultado una variación correspondiente en la corriente a través de la resistencia de carga conectada al drenador.
Dado que la corriente a través de la resistencia de carga produce una caída de voltaje, la señal de salida amplificada se toma en ese punto. La ganancia de voltaje del circuito está determinada por la relación entre la resistencia de carga y la resistencia de entrada del JFET.
Características clave:
- Amplificación de señal: El circuito amplifica la señal de entrada débil.
- Fase no invertida: La señal de salida está en fase con la señal de entrada.
- Impedancia de entrada relativamente alta: Debido a la configuración de la compuerta del JFET.
- Impedancia de salida moderada: Determinada por la resistencia de carga.
- Punto de polarización crítico: Es esencial mantener el JFET en su región de operación adecuada para evitar la distorsión y el recorte de la señal.
En resumen, un circuito amplificador de fuente común utilizando un transistor JFET es una configuración útil para amplificar señales débiles sin invertir su fase. El diseño exacto del circuito dependerá de las especificaciones y necesidades particulares del sistema en el que se implementa.
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