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 de colector común?
Un circuito de colector común, también conocido como emisor seguidor o seguidor de emisor, es una configuración de circuito amplificador que se utiliza en electrónica para amplificar señales eléctricas. Esta configuración es comúnmente empleada con transistores bipolares de unión (BJT) y tiene propiedades que lo hacen útil en diversas aplicaciones.
El circuito de colector común se caracteriza por tener el emisor del transistor conectado a una fuente de señal de entrada, el colector conectado a una fuente de voltaje positiva y la base polarizada a través de una resistencia que se conecta a una fuente de voltaje negativa. A continuación, se proporciona una descripción detallada de sus componentes y funcionamiento:
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Transistor Bipolar de Unión (BJT): El transistor en esta configuración es generalmente de tipo NPN, aunque también puede ser PNP. El transistor consta de tres regiones: emisor, base y colector. En el caso del NPN, la corriente fluye desde el emisor hacia el colector cuando se aplica un voltaje adecuado a través de la base.
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Emisor (E): El emisor del transistor se conecta a la fuente de señal de entrada. Aquí es donde se introduce la señal que se desea amplificar.
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Base (B): La base del transistor se polariza mediante una resistencia que se conecta a una fuente de voltaje negativa. Esta resistencia limita la corriente de base y controla la ganancia del transistor. La base no es el terminal de entrada en este circuito.
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Colector (C): El colector del transistor se conecta a una fuente de voltaje positiva. El colector también está conectado a la carga (por ejemplo, una resistencia de carga) que se desea controlar o amplificar.
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Resistencia de Base (RB): Es una resistencia que se coloca entre la base y el voltaje negativo de polarización. Limita la corriente de base y asegura que el transistor funcione en su región activa.
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Resistencia de Carga (RC): Es la resistencia conectada al colector, junto con la fuente de voltaje positiva. La señal amplificada se recoge en esta resistencia.
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Voltajes de Polarización: La base se polariza negativamente con respecto al emisor, lo que establece un punto de operación adecuado para el transistor. El colector se polariza positivamente para permitir el paso de corriente desde el emisor al colector.
Funcionamiento: Cuando una señal se aplica al emisor, esta señal modifica la corriente de base, que a su vez controla la corriente entre el emisor y el colector. Debido a la configuración de colector común, la corriente en el colector sigue de cerca la corriente de emisor, pero amplificada. Esto resulta en una señal de salida que es una versión amplificada de la señal de entrada. La ganancia de corriente en esta configuración es mayor que 1, lo que permite la amplificación de la señal.
El circuito de colector común es especialmente útil cuando se requiere una alta impedancia de entrada y una baja impedancia de salida. Esto se debe a que la señal de entrada se aplica al emisor, que presenta una alta impedancia, mientras que la señal amplificada se toma en el colector, que presenta una baja impedancia. Esto es beneficioso para evitar la carga de circuitos posteriores y mantener una buena fidelidad de la señal amplificada.
En resumen, un circuito de colector común es una configuración amplificadora que utiliza un transistor bipolar de unión para amplificar señales eléctricas. Su diseño proporciona una alta impedancia de entrada y una baja impedancia de salida, lo que lo hace útil en diversas aplicaciones de amplificación de señales.
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