Ficha de aprendizaje de semiconductores CoVoMoSa Electrotecnia 2015

1. Ficha de aprendizaje
Estudiante;
Hellen Montero Romero
Electrotecnia 11-7
Control de Maquinas Eléctricas

2. PROCEDIMIENTO:
-LEA EL DOCUMENTO PROPORCIONADO POR EL DOCENTE.
• Desde el punto de vista de su constitución, mencione los tipos
de diodos que existen:
Existen:
-Zener -Varicap
-Túnel -Fotodiodo
-Gunn -LED
-Rectificador -Láser
-Estabilizador

3. • DIBUJE Y EXPLIQUE CADA CURVA CARACTERÍSTICA DE
CADA TIPO DE DIODO:
• Diodo Varicap: Este diodo también
llamado de capacidad variable, es en
esencia, un diodo semiconductor cuya
característica principal es la de
obtener una capacidad que depende
de la tensión inversa a él aplicada.
Diodo Zener: Tiene la característica de un
diodo normal cuando trabaja en un sentido
directo; es decir, en sentido de paso; pero
en sentido inverso, para una corriente
inversa superior a un determinado valor,
presenta una tensión de valor constante.

4. DIODO TÚNEL: ESTE PRESENTA UNA
CUALIDAD CURIOSA. EN LO QUE
RESPECTA A LA CORRIENTE EN
SENTIDO DE BLOQUEO SE COMPORTA
COMO UN DIODO CORRIENTE, PERO EN
EL SENTIDO DE PASO OFRECE UNAS
VARIANTES SEGÚN LA TENSIÓN QUE
SE LE SOMETE. TOMANDO COMO
EJEMPLO ESTA CURVA, LA INTENSIDAD
DE LA CORRIENTE CRECE CON
RAPIDEZ AL PRINCIPIO CON MUY
POCO VALOR DE TENSIÓN HASTA
LLEGAR A LA CRESTA C DESDE DONDE,
AL RECIBIR MAYOR TENSIÓN, SE
PRODUCE UNA PERDIDA DE
INTENSIDAD HASTA D QUE VUELVE A
ELEVARSE CUANDO SE SOBREPASA
TODA ESTA ZONA DEL VALOR DE LA
TENSIÓN.

5. • Fotodiodo: Es un semiconductor
construido con una union de PN,
sensible a la incidencia de la luz
visible o infrarroja. Debido a su
construcción estos se comportan
como celdas fotovoltaicas, es
decir, en ausencia de luz exterior
generan una tensión muy
pequeña con el positivo en el
ánodo y el negativo en el
cátodo.

6. DIODO GUNN: ESTE DIODO NO ES
RECTIFICADOR. SE TRATA DE UN
GENERADOR DE MICROONDAS
FORMADO POR UN SEMICONDUCTOR DE
DOS TERMINALES QUE UTILIZA EL
LLAMADO EFECTO GUNN. CUANDO SE
APLICA ENTRE EL ÁNODO Y EL CÁTODO
UNA TENSIÓN CONTINUA DE 7V, DE
MODO QUE EL ÁNODO SEA POSITIVO
CON RESPECTO AL CÁTODO, LA
CORRIENTE QUE CIRCULA POR EL DIODO
ES CONTINUA PERO CON UNOS IMPULSOS
SUPERPUESTOS DE HIPERFRECUENCIA
PUEDEN SER UTILIZADOS PARA INDUCIR
OSCILACIONES EN UNA CAVIDAD
RESONANTE.

7. DIODO RECTIFICADOR: SON
DISPOSITIVOS
SEMICONDUCTORES QUE SOLO
CONDUCEN EN POLARIZACIÓN
DIRECTA (ARRIBA DE 0,7V) Y EN
POLARIZACIÓN INVERSA NO
CONDUCEN. ESTA
CARACTERÍSTICA ES LA QUE LE
PERMITE AL DIODO RECTIFICAR
UNA SEÑAL.

8. DIODO LED: ESTOS SE
ESPECIFICAN POR EL COLOR
O LONGITUD DE ONDA DE LA
LUZ EMITIDA, LA CAIDA DE
VOLTAJE DIRECTA, EL
MAXIMO VOLTAJE INVERSO,
LA MAXIMA CORRIENTE
DIRECTA Y LA INTENSIDAD
LUMINOSA. LOS LEDS DEBEN
SER PROTEGIDOS MEDIANTE
UNA RESISTENCIA EN SERIE,
PARA LIMITAR LA CORRIENTE
ATRAVES DE ESTE A UN VALOR
SEGURO INFERIOR A LA IF
(MAXIMA CORRIENTE
DIRECTA)

9. • Dibuje los símbolos de los diferentes tipos de diodos y diga
para que se utiliza la flecha, señale el nombre de las
terminales.
LA flecha en los diodos
indica la dirección que
sigue la corriente en el
circuito.
a= Ánodo
C=Cátodo

10. • FICHA DE AUTOAPRENDIZAJE #2
• 1. A que estructura cristalina obedecen los átomos de los materiales
semiconductores?
-Los semiconductores obedecen al silicio, germanio y carbón.
• 2. De qué forma los átomos del Si o del Ge tienden a adquirir la estructura
atómica estable?
• - Cuando se emparejan con otros átomos iguales a ellos y forman enlaces
covalentes que hacen que la estructura del semiconductor se establezca.
• 3. Qué nombre recibe un átomo que pierde electrones y un átomo que
gana electrones?
- El átomo que pierde electrones se llama Catión y el que gana electrones se
llama Anión.

11. • 4. Como podemos producir la ruptura de los enlaces covalentes en un
cristal semiconductor. Qué es lo que ocurre cuando sucede dicha ruptura?
• - Cuando un electrón salta a la banda de conducción, deja un espacio
vacío en la banda de valencia dentro del cristal. Este espacio vacío se
llama hueco. Por cada electrón elevado a la banda de conducción por
medio de energía externa queda un hueco en la banda de valencia y se
crea lo que se conoce como par electrón; ocurre una recombinación
cuando un electrón de la banda de conducción pierde energía y regresa a
un hueco en la banda de valencia.
• 5. Como se origina la corriente eléctrica en un semiconductor?
• - Se considera que la conducción en semiconductores es el movimiento de
los electrones libres en la banda de conducción o el movimiento de huecos
en la banda de valencia, que en realidad es el movimiento de electrones
de valencia a átomos cercanos con lo que se crea corriente de hueco en
la dirección opuesta.

12. • 6. Explique cuál es la diferencia en cuanto al comportamiento eléctrico
entre conductores, semiconductores y aislantes.
• - En cuanto al comportamiento eléctrico los aislantes impiden el paso de la
corriente, los semiconductores en cambio pueden der el paso a la corriente
eléctrica o en ocasiones comportarse como aislantes. Y por último los
conductores permiten el paso de la corriente de forma completa y muy
fácilmente.
• 7. Cuáles son los portadores de corriente en los materiales
semiconductores?
- Los portadores de corriente son los electrones de valencia.
• 8. Como es el sentido de la corriente de huecos con respecto al movimiento
de huecos?
• - La corriente de huecos va al contrario del movimiento de huecos

13. • 9. Como es el sentido de la corriente de electrones respecto al movimiento
de electrones?
• - esta corriente va hacia el lado positivo del semiconductor con respecto al
movimiento de electrones.
• 10. A qué se debe la corriente total que atraviesa a un semiconductor?
• - Se debe a que por medio de un proceso químico donde se dopa el
semiconductor para que las impurezas hagan que el material permita el
paso de la corriente.
• 11. Los huecos existen en las sustancias conductoras y aislantes?
- En el caso de los conductores si existen los huecos pero en el de los aislantes
no se puede dar ese proceso debido a que los átomos están fuertemente
unidos por sus enlaces covalentes.

14. • 12. Qué se entiende por concentración de portadores?
• - Se refiere a que cuando se dopan los átomos se concentra una cantidad
mayor de electrones entre los enlaces covalentes de la estructura.
• 13. Qué es dopar?
• - Adición controlada de impurezas a un material semiconductor. También se
le llama incrementar el número de portadores de corriente.
• 14. Qué diferencia existe entre un semiconductor extrínseco y uno
intrínseco?
• - Un semiconductor intrínseco es el que está formado por material puro y
uno extrínseco es el que ha sido dopado o se le han agregado impurezas.
• 15. Diferencia entre impurezas donadoras y aceptoras?
• - Las impurezas donadoras sonlas que tienen un átomo con electrones
pentavalentes y las aceptoras son las que tienen átomos con enlaces
trivalentes.

15. • 16. Qué nombre recibe un semiconductor al que se ha dopado con
impurezas donadoras?
• - Este recibe el nombre de semiconductor tipo N.
• 17. Donde existe una mayor concentración de huecos, en un
semiconductor dopado con impurezas donadoras o en un semiconductor
dopado con impurezas aceptadoras?
• - Se concentran mas en un semiconductor dopado con impurezas tipo P o
aceptadoras.
• 18. La mayor parte de los iones que se producen en un semiconductor tipo
P al aplicarle energía a qué se deben? Qué tipo de iones son?
- Se deben a que uno de los electrones salta por la corriente que lo empuja y
deja un hueco por lo que se debilita un poco la estructura y se convierte en
ión al que por la perdida de electrones se le llama catión.

16. • 19. De qué está constituida la unión PN?
- La unión PN o también llamada región de empobrecimiento está constituida
por dos capas de cargas positivas y negativas, debido al enlace de los
huecos y los electrones libres en los iones.
• 20. Cuándo decimos que una unión P-N está equilibrada?
• - Conforme los electrones continúan difundiéndose a través de la unión,
más y más cargas positivas y negativas se crean cerca de la unión a
medida que se forma la región de empobrecimiento. Se llega a un punto
donde la carga negativa total en la región de empobrecimiento repele
cualquier difusión adicional a electrones hacia la región P y la difusión se
detiene. En ese momento se dice que la unión P-N se encuentra
equilibrada.
• 21. Diferencia entre portadores mayoritarios y minoritarios.
• - Los mayoritarios son los portadores que se encuentran mayormente entre
los enlaces de semiconductor y los minoritarios son los que se encuentran en
menor cantidad en los mismos, como ejemplo encontramos de portadores
mayoritarios en los enlaces pentavalentes los electrones y como minoritarios
los huecos puesto que hay una menor cantidad de estos.

17. • 22. Quiénes son los portadores mayoritarios y minoritarios del lado P de una
unión P-N?
• - Los portadores mayoritarios son los huecos y los minoritarios son los
electrones de la banda de conducción.
• 23. De quién depende la concentración de portadores mayoritarios y
minoritarios?
• - Depende de las impurezas que se le adhieren al semiconductor; es decir
de los átomos pentavalentes o los átomos trivalentes que se le inyecten al
material.
• 24. Porqué se caracteriza la carga espacial?
• - Se caracteriza por necesitar una carga eléctrica externa para dejar pasar
electrones de la banda de conducción de un lado al otro del
semiconductor.

18. • 25. Explique brevemente cómo se forma la carga espacial?
-En la región de empobrecimiento existen muchas cargas positivas y muchas
negativas en los lados opuestos de la unión P-N . Las fuerzas entre las cargas
opuestas forman un campo eléctrico entre las cargas positivas y negativas.
Este campo eléctrico sirve como barrera para los electrones libres en la región
N y se debe consumir energía para mover un electrón a través del campo
eléctrico. La diferencia de potencial del campo eléctrico a través de la
región de empobrecimiento es la cantidad de voltaje requerido para mover
electrones a través del campo mencionado.

19. FICHA DE AUTOAPRENDIZAJE #2
• 26. La acumulación de cargas fijas en la zona de unión que origina?
- El campo eléctrico no sería nulo en las zonas neutras. También se dice que
se origina una región de agotamiento.
• 27. A qué llamamos barrera de potencial o potencial de contacto?
• - Es la tensión que existe entre los extremos de la zona de deplexión,
además, esta se produce en la unión P-N, pues es la diferencia de potencial
entre los iones a ambos lados de la unión.
• 28. Entre que valores oscila la barrera de potencial?
• - En el silicio oscila entre los 0,7v y en el germanio entre los 0,3v.

20. • 29. Que es lo que ocurre en cuanto a los portadores mayoritarios una vez
creada la barrera de potencial?
- La tensión que aparece entre las zonas, que también podemos llamar
barrera de potencial, se opone a la ley de difusión, ya que el potencial
positivo que se crea en en la zona N repele a los huecos que se acercan de P
y el potencial negativo de la zona P repele a los electrones de la zona N.
Cuando las dos zonas pierden cierta cantidad de portadores mayoritarios
que se lograron recombinar, la barrera de potencial que se hizo, impide la
continuación de la difusión y por tanto la igualación de concentración en
ambas zonas.
• 30. Cual es la diferencia esencial entre la corriente de arrastre y el de la
corriente de difusión?
• - La corriente de arrastre se forma debido a un campo eléctrico.
La corriente de difusión es debida a la diferencia de concentración de
portadores.

21. • 31. Porqué se origina la corriente de arrastre?
• - Cuando se induce la corriente, se crean huecos y esto hace que los
electrones salten al hueco vecino.
32. Cuál es el sentido convencional de la corriente de arrastre y el de la
corriente de difusión?
-En la corriente de arrastre, esta va en dirección al borne positivo de la carga;
en cambio, en la corriente de difusión, los electrones van en el sentido en que
estén los huecos, ya que va saltando hacia ellos.
• 33. Teniendo en cuenta la contestación a la pregunta anterior; a quién es
debida la corriente que atraviesa a la unión P-N equilibrada?
• - Es debida a la corriente de arrastre.
• 34. Cuantos tipos de polarización existen en una unión P-N?
• - Existen dos tipos: Polarización en directa y polarización en inversa.

22. • 35. Al polarizar directa o inversamente una unión P-N se crean dos campos
eléctricos. Porqué se crean?
- Por la unión de portadores mayoritarios y minoritarios.
• 36. Al polarizar directamente una unión P-N, cuál es el efecto conjunto de
los campos eléctricos originados y al polarizar inversamente?
- En polarización directa sucede que los campos magnéticos negativos
buscan los bornes igualmente negativos y los campos positivos buscan su
borne positivo. Pero al polarizar inversamente se buscan los contrarios; es
quiere decir que los campos positivos buscan bornes negativos y los campos
negativos buscan los bornes positivos.
• 37. Cuales corrientes se originan al polarizar directamente una unión P-N?
- Las corrientes que se originan son las de difusión.
• 38. A qué se deben estas corrientes?
- Se deben a una diferencia de concentraciones.

23. • 39. A qué es igual y porque la corriente total que atraviesa una unión P-N
directamente polarizada?
- A la corriente de arrastre o una corriente eléctrica constante hasta el final.
Porque cede electrones libres a la zona n y atrayendo electrones de valencia
a la zona p.
• 40. Cual es mayor, la corriente de arrastre o la de difusión, porqué?
- La mayor es la corriente de arrastre, porque logra inducir otras corrientes.
• 41. Podemos disminuir tanto como queramos la zona de unión?
- Se puede llegar a disminuir, dotándolo.
• 42. Porqué no existe corriente de difusión en una unión P-N inversamente
polarizada?
- Porque la unión P-N solo deja pasar la corriente cuando entra por el lado P y
la detiene cuando llega al lado N, que al polarizarse a la inversa , la corriente
estaría entrando al contrario, por el lado N, o sea que, no hay corriente pues
se detiene.

24. • 43. Aunque no existe corriente de difusión al polarizar inversamente una
unión P-N, existe corriente de arrastre. Como podemos aumentar esta
corriente?
- Podemos aumentar la corriente mencionada si aumentamos también la
tensión.
• 44. Crees que existe una tensión inversa máxima en una unión P-N, o como
no existe corriente de difusión, puede aguantar cualquier tensión inversa
que se le aplique a la unión?
• - Técnicamente si, simplemente se le aplica una gran cantidad de corriente
de arrastre para que se forme la tensión mencionada.
• 45. Qué diferencia existe entre los electrodos ánodo y cátodo de un
semiconductor?
• - El electrodo ánodo es en el que la corriente positiva pasa hacia un
electrolito y el cátodo es el electrodo que recibe la corriente que viene del
electrolito.

25. • 46. Qué es una curva característica de un diodo semiconductor?
• - Es una representación en forma de gráfica, sobre como se van dando los
valores en el diodo, aunque desde el punto de arranque hasta el punto de
ruptura.
• 47. Explique la diferencia fundamental ante el comportamiento de un diodo
polarizado directamente o inversamente.
• - La diferencia está en que un diodo en directa funciona como un puente
que da paso a la corriente, en un mejor ejemplo, como un interruptor
cerrado. En cambio un diodo inversamente polarizado detiene la corriente
o en otras palabras se comporta como un interruptor abierto.
• 48. Qué entiende por tensión umbral?
• - La tensión umbral es el voltaje que le tengo que aplicar al diodo para
sobrepasar su diferencia de potencial.
• 49. Es constante la resistencia de un diodo semiconductor? Porque?
• - La resistencia de un diodo semiconductor no es constante, debido a que
depende de como se conecte, si en directa o inversamente.

26. • 50. Qué diferencia existe entre la resistencia estática y la dinámica de un
diodo semiconductor?
• - La diferencia está en que la resistencia estática es la relación que tienen
ánodo y cátodo en la corriente que pasa a través del diodo semiconductor y
la dinámica del diodo es la variación que sufre la tensión (relación ánodo-
cátodo) y a la vez esta refleja la resistencia del diodo en toda la conducción.
• 51. Como es la resistencia directa frente a la inversa de un diodo?
• - La resistencia directa del diodo se presenta de forma muy baja pues cuanta
mas tensión haya menor resistencia habrá y como el diodo se comporta
como interruptor cerrado hay un flujo grande corriente. En cambio, en el
diodo en inversa la resistencia es todo lo contrario, pues el diodo está
funcionando como interruptor abierto y la resistencia logra cerrar el paso de la
corriente que pasa por el diodo.
• 52. Qué le pasaría a un diodo que sobrepasara cualquiera de sus valores
máximos permisibles?
- Si un diodo se lograra sobre pasar de sus valores máximos se quemaría.

27. • 53. Son todos los diodos semiconductores iguales? De que factores
fundamentales dependen?
• - Los diodos semiconductores no son iguales y dependen de factores como
lo anteriormente dicho, la forma en que se conecten (directa o
inversamente), la resistencia que opongan y el uso que se les brinde.
• 54. Qué es un rectificador?
• - Es un diodo que convierte tensión y además da paso a la corriente en un
sentido y actúa como una pared en otro , en otras palabras bloquea la
corriente en el sentido inverso.
• 55. Cuantos tipos de rectificadores existen:
• - Existen 4 tipos:
De puente, de media onda, de onda completa, y finalmente de doble onda.
• 56. De que elementos consta un rectificador de media onda?
• - Un rectificador de media onda consta de un semiconductor y una
resistencia.

28. • 57. Con que circuitos podemos conseguir un rectificador de onda
completa?
-Con un puente de diodos.
• 58. Que ventajas presenta el rectificador d puente frente al rectificador
llamado de doble onda?
• - Los diodos soportan menor tensión inversa ya que están inversamente
polarizados, y se dice que son bastante económicos.

29. • 59. Los siguientes esquemas representan a circuitos rectificadores, teniendo
en cuenta que a los diodos se les considera ideales (RD=0, RI=∞), y que la
señal que se le aplica a cada rectificador es la que está a la izquierda.
Determínese para cada circuito los oscilogramas de la tensión de la tensión
de salida asi como los de tensión inversa que soporta cada diodo.
• 1ª= -2 voltios
2ª= -1 voltio
3ª= -6 Voltios
4ª= -2 voltios

30. • 60. Qué diferencia existe respecto a la constitución de un diodo rectificador
y un diodo zener?
• - La diferencia está en que el diodo zener es un regulador de voltaje que se
reconoce por estar siempre polarizado a la inversa, en cambio los
rectificadores tienen la característica de que en directa aguanta una
corriente en cuando a la dirección de la flecha de su símbolo, aparte, este
logra convertir la corriente de alterna a directa.
• 61. Cuál es el origen del efecto zener?
• - Este se basa el la aplicación de tensiones inversas que originan, debido a
la característica constitución de los mismos, fuertes campos eléctricos que
causan la rotura de los enlaces entre los átomos, dejando asi electrones
libres capaces de establecer la conducción. Su característica es tal que
una vez alcanzado el valor de su tensión inversa nominal y superando la
corriente a través de un determinado valor mínimo. La tensión en bornes del
diodo se mantiene constante e independiente de la corriente que circula
por el.

31. • 62. En que consiste el efecto de avalancha?
- Este efecto también llamado diodos poco dopados, en polarización inversa
se generan pares electrón-hueco que provocan la corriente inversa de
saturación; si la tensión inversa es elevada, los electrones se aceleran
incrementando su energía cinética de forma que al chocar con electrones
de valencia pueden provocar su salto a la banda de conducción. Estos
electrones liberados, a su vez, se aceleran por efecto de tensión, chocando
con mas electrones de valencia y liberándolos a su vez. El resultado es una
avalancha de electrones que provoca una corriente grande. Este fenómeno
se produce para valores de tensión superiores a 6v.
• 63. Compare las curvas de un diodo zener y de un diodo rectificador.
-

32. • 64. Qué se entiende por un estabilizador de tensión?
• - Este ayuda a mantener constante el voltaje de salida.
• 65. Cual es la función de la resistencia R¨ que aparece en los circuitos
estabilizadores?
- Se comporta como una resistencia variable.
• 66. Porque la zona de carga espacial de un diodo túnel es muy estricta?
• - Esto pasa como consecuencia de un gran número de átomos con
impurezas que posee.
• 67. Porque el diodo túnel tiene una zona dentro de su curva característica
denominada de resistencia negativa. Esta zona en que puntos queda
definida?
• - El aumento de la polarización directa más allá de Vp es causa de que la
corriente del diodo túnel disminuya rápidamente hasta un valor de 1V.
Queda definida entre los puntos Vp y Vv.

33. • 68. a partir de qué punto dentro de la curva característica del túnel, este se
comporta como el resto de los diodos ya estudiados?
- Pasado el punto Vv del diodo túnel Se comporta como un diodo normal.
• 69. Necesita el túnel mucha tensión inversa para conducir en inverso?
- El diodo túnel no necesita mucha tensión inversa para conducir en inverso.
70. El diodo LED está constituido por materiales semiconductores?
• - Si, de hecho está constituido por semiconductores tales como el Arseniuro
de Galio (As Ga) o bien el fósforo de Galio (P Ga).
• 71. En que tipo de polarización emite radiaciones infrarrojas el LED?
- Este solo emite radiaciones infrarrojas en polarización directa.
• 72. Con que dispositivo pasivo podemos asociar el diodo varicap?
- Este se puede asociar con el dieléctrico de un condensador.
• 73. Cual es la diferencia fundamental de un diodo varicap frente a los otros
diodos?
• - Se diferencia de los demás debido a que la zona de transición se
caracteriza por la ausencia de cargas.

34. • 74. El siguiente circuito mantiene una tensión constante a la salida aunque
se produzcan variaciones de la tensión de alimentación o de la carga, de
ahí que se les denomine estabilizador de tensión. Se pide que se determine
la corriente que circula por el zener, por Rs y por RL en los siguientes casos.
- Ve= 20v RL= 2K
- Ve= 30v RL= 2K
- Ve= 20v RL= 5K
Respuestas:
V= 20v
I=80mA
R=250 ohms
V/R= 80mA
2/80mA=25