Video de introducción a los semiconductores, explicación fácil de entender para principiantes, desde cero

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:

cobre

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.

silicio

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 significa ERROR en electrónica?

En electrónica, un error se refiere a la diferencia entre el valor real o medido de una señal, magnitud o parámetro y el valor teórico o deseado. Es un concepto fundamental tanto en la medición como en el diseño de circuitos, ya que todos los sistemas electrónicos están sujetos a pequeñas desviaciones que pueden afectar su funcionamiento.

Comprender el significado de error es crucial para garantizar la precisión, confiabilidad y estabilidad de los dispositivos electrónicos, desde los más simples hasta los más complejos.

Tipos comunes de error en electrónica

Los errores pueden clasificarse de diferentes formas dependiendo del contexto. A continuación se presentan los tipos más frecuentes:

Error sistemático: Es un error constante o predecible que ocurre por fallas en el instrumento de medición, una calibración incorrecta o condiciones ambientales estables. Puede corregirse si se identifica la causa.
Error aleatorio: Es un error impredecible que varía de una medición a otra. Se debe a fluctuaciones no controladas como ruido eléctrico o cambios de temperatura. No se puede eliminar completamente, pero puede reducirse mediante técnicas estadísticas.
Error absoluto: Es la diferencia directa entre el valor medido y el valor verdadero. Se expresa en las mismas unidades que la magnitud medida.
Error relativo: Es el cociente entre el error absoluto y el valor real, y suele expresarse en porcentaje. Permite comparar la precisión entre diferentes mediciones.
Error de cuantización: Presente en sistemas digitales, es la diferencia entre una señal analógica real y su representación digital. Ocurre durante la conversión analógica a digital (ADC).

Importancia del análisis de error

El análisis de errores es esencial en el diseño de circuitos electrónicos, pruebas de laboratorio, sistemas de control y desarrollo de instrumentos de medición. Permite identificar posibles desviaciones, mejorar la precisión y optimizar el rendimiento del sistema.

Por ejemplo, en un multímetro digital, el error especificado en el manual indica el margen de confiabilidad de las mediciones. En un osciloscopio, el error afecta la representación exacta de las señales eléctricas.

Conclusión sobre el término ERROR

En resumen, error en electrónica no implica necesariamente un fallo, sino una variación o desviación respecto a un valor esperado. Su comprensión permite mejorar la calidad, seguridad y eficacia de los dispositivos electrónicos, siendo un concepto básico pero clave en el estudio de esta disciplina.