Video de Semiconductores Intrínsecos y Extrínsecos, explicación fácil de entender para principiantes, desde cero

Video de Semiconductores Intrínsecos y Extrínsecos

Semiconductores Intrínsecos

Un semiconductor intrínseco es aquel que esta formado por un cristal de silicio puro, en donde todos los átomos son de silicio. A temperatura ambiente se comporta como un aislante porque solamente tiene unos cuantos electrones libres y huecos.

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Si aplicamos voltaje entre los extremos de un semiconductor intrínseco vamos a observar que los electrones que estaban libres se van a desplazar a la izquierda buscando el positivo de la batería.

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Cuando un electrón salta a la izquierda, el hueco es reemplazado por otro electrón y da la sensación de que el hueco se estuviera moviendo hacia la derecha. Ahora hablamos de dos flujos de corriente:

Primero.- El flujo de electrones que circulan del negativo al positivo.

Segundo.- El flujo de huecos que circulan del positivo al negativo y al cual se le llama CORRIENTE CONVENCIONAL. Esta denominación porque es el sentido que se uso desde hace mucho tiempo cuando se creía que la corriente circulaba de positivo a negativo.

Dopaje de un semiconductor

Un posibilidad de hacer conducir a un cristal de silicio intrínseco es agregando átomos de impurezas, a esto se le llama dopaje de un semiconductor.

Primera posibilidad.- Añadir átomos pentavalentes como el arsénico, antimonio o fósforo. Tal como se observa en la figura, el átomo pentavalente esta en el centro, rodeado de átomos de silicio, este átomo debería tener 5 electrones, pero comparte 4 y uno queda libre. Mediante esta modalidad se puede aumentar el número de electrones libres.

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Segunda posibilidad.- Añadir átomos trivalentes como el aluminio, boro o galio. Observando en la figura, el átomo trivalente esta en el centro. Como tiene 4 átomos de silicio a su alrededor, solamente puede compartir 3 átomos de valencia y con el cuarto un hueco.

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Para fabricar estos dispositivos inicialmente se usaba el germanio, pero como no resultó muy eficiente, se perfeccionó el dopado de cristales de silicio, con este se consiguió darle todas las aplicaciones en electrónica que ahora ya conocemos.

Semiconductores Extrínsecos

Un semiconductor es extrínseco cuando se ha logrado dopar para conseguir que tenga un exceso de electrones o un exceso de huecos, según esta disposición existen dos tipos de semiconductores:

SEMICONDUCTORES TIPO N.- El silicio ha sido dopado con impurezas pentavalentes y se consigue un exceso de electrones, por este motivo se le llama tipo N. Al aplicar una tensión los electrones se desplazan a la izquierda y los huecos a la derecha. Cuando un hueco llega al extremo derecho se re-combina con un electrón de la batería. Mientras que para el lado izquierdo, una gran cantidad de electrones pasan al conductor para dirigirse al positivo de la batería.

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SEMICONDUCTORES TIPO P.- El silicio ha sido dopado con impurezas trivalentes y se consigue un exceso de huecos, por este motivo se le llama tipo P. Al aplicar una tensión los electrones se desplazan a la izquierda y los huecos a la derecha. Una gran cantidad de huecos llega al extremos derecho, estos se re-combinan con los electrones que vienen de la batería. Para el lado izquierdo, la poca cantidad de electrones se dirige el polo positivo de la batería.

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Diccionario electrónico

¿Qué es la Autoregulación?

La autoregulación en electrónica se refiere al proceso mediante el cual un sistema o dispositivo ajusta automáticamente sus propias características operativas para mantener ciertas condiciones o parámetros dentro de un rango deseado. Este concepto es fundamental en el diseño de circuitos y sistemas para garantizar un rendimiento estable y óptimo en diversas aplicaciones. La autoregulación también puede llamarse realimentación negativa, ya que implica ajustes automáticos que tienden a contrarrestar cualquier desviación de los valores deseados. A continuación, se presenta una explicación detallada de la autoregulación en electrónica:

Objetivo de la Autoregulación: En muchas aplicaciones electrónicas, es esencial mantener ciertos parámetros o condiciones en un rango específico para lograr un funcionamiento correcto y confiable. La autoregulación se utiliza para lograr esto de manera automática, sin necesidad de intervención manual constante.
Realimentación Negativa: La autoregulación se basa en el principio de la realimentación negativa. En un sistema con realimentación negativa, una parte de la salida del sistema se compara con una referencia deseada, y esta diferencia, llamada error, se utiliza para ajustar el sistema y minimizar la desviación entre la salida real y la deseada.
Ejemplo de Autoregulación: Un ejemplo clásico de autoregulación en electrónica es el regulador de voltaje. En un regulador de voltaje, la salida de un circuito se compara con un voltaje de referencia deseado. Si la salida se desvía del valor deseado, un circuito de retroalimentación negativa ajustará automáticamente la entrada para corregir la desviación y mantener el voltaje de salida constante.
Aplicaciones Comunes: La autoregulación se utiliza en una variedad de aplicaciones, incluyendo:
- Fuentes de Alimentación Reguladas: Para mantener un voltaje de salida constante independientemente de las variaciones en la entrada de energía o en la carga conectada.
- Control de Temperatura: Para mantener la temperatura de un sistema dentro de un rango deseado, como en sistemas de calefacción y enfriamiento.
- Amplificadores Estables: En amplificadores de señal, para evitar distorsiones y garantizar un rendimiento lineal y estable.
- Control de Motores: Para mantener la velocidad o la posición de un motor dentro de ciertos límites, como en sistemas de control de automóviles o maquinaria industrial.
- Circuitos Osciladores: Para mantener una frecuencia de oscilación constante en circuitos como relojes electrónicos y comunicaciones.
Beneficios de la Autoregulación: La autoregulación tiene varias ventajas, entre ellas:
- Estabilidad: Ayuda a mantener el funcionamiento estable y consistente del sistema a lo largo del tiempo y en diversas condiciones.
- Precisión: Permite un control preciso y constante de los parámetros deseados.
- Resistencia a Perturbaciones: Ayuda a minimizar el impacto de perturbaciones externas en el funcionamiento del sistema.

La autoregulación es un principio esencial en electrónica que permite el diseño y la operación confiable de circuitos y sistemas en una amplia variedad de aplicaciones. Al implementar sistemas de autoregulación, se puede lograr un control más preciso y estable de los parámetros críticos, lo que resulta en un rendimiento óptimo y confiable.