Semiconductores 03, Union PN polarizada en directa, Diodo polarizado en directa
Summary
TLDREl video脚本 aborda el concepto de diodo y su función fundamental en la industria, basada en la unión pn. El diodo es un componente de circuito no lineal que solo conduce corriente en una dirección. Se explica cómo la polarización directa y la inversa afectan la conducción de corriente, destacando el umbral de voltaje para silicon y germanio. Además, se contrasta la dirección convencional de la corriente con el flujo real de electrones, facilitando una comprensión más profunda de los semiconductores.
Takeaways
- 🔌 El diodo es un elemento de circuito no lineal muy simple.
- 🌐 La relación entre voltaje y corriente en un diodo no es lineal, a diferencia de una resistencia.
- 🔄 El diodo está basado en la unión de materiales de semiconductores de tipos P y N.
- 🔋 La polarización directa de un diodo implica conectar el material N con una placa negativa y el material P con una placa positiva.
- 💡 El potencial de barrera en un diodo impide el flujo de electrones hasta que no se supera con una tensión suficiente.
- 🎯 Un voltaje de 0.7 V es necesario para silicon y 0.3 V para germanio para que un diodo comience a conducir.
- 🚀 Una vez superado el umbral de potencial, el diodo permite la conducción de corriente de manera abrupta.
- 🔄 La dirección del flujo de electrones en un diodo es opuesta a la dirección convencional de la corriente.
- 📊 La gráfica de corriente vs. voltaje muestra una ausencia de conducción hasta que se supera el umbral de potencial.
- 🔄 La polarización inversa de un diodo no es abordada en este script, pero se menciona que se tratará en un próximo vídeo.
- 🌟 El entendimiento de la unión PN y el funcionamiento de los semiconductores es fundamental para la electrónica.
Q & A
¿Qué es un diodo y qué material esencial utiliza en su construcción?
-Un diodo es un elemento de circuito no lineal muy simple, y su funcionamiento se basa en la unión pn. Los materiales esenciales utilizados en su construcción son semiconductores, como el silicio o el germanio.
¿Cuál es la relación entre la resistencia y la corriente en un circuito lineal?
-En un circuito lineal, existe una relación lineal entre la resistencia, el voltaje y la corriente. Esto significa que el voltaje es directamente proporcional a la corriente, y esta relación es definida por la constante de proporcionalidad llamada resistencia.
¿Cómo se polariza un diodo en la unión pn?
-Para polarizar un diodo en la unión pn, se coloca una placa negativa en el material tipo n (con portadores de carga negativos, es decir, electrones) y una placa positiva en el material tipo p (con portadores de carga positivos, es decir, huecos).
¿Qué sucede cuando la polaridad de la fuente de tensión no coincide con la polaridad del diodo?
-Si la polaridad de la fuente de tensión no coincide con la polaridad del diodo, no se produce conducción en el diodo hasta que el voltaje supere el potencial de barrera, que es de 0.7V para el germanio y 0.3V para el silicio.
¿Cómo los electrones se mueven a través del diodo polarizado en directa?
-Cuando un diodo está polarizado en directa y el voltaje supera el potencial de barrera, los electrones entran al diodo por la placa negativa y experimentan una fuerza de atracción hacia la placa positiva del otro lado. Los electrones encuentran huecos en la región p y continúan su viaje hasta alcanzar la placa positiva, completando así la conducción de la corriente.
¿Por qué la dirección del flujo de electrones es opuesta a la dirección convencional de la corriente en un diodo?
-La dirección convencional de la corriente se define como la假设 de positivo a negativo, basada en la creencia antigua de que las cargas positivas se movían a través de los conductores. Sin embargo, la investigación atómica más avanzada ha demostrado que en realidad son los electrones los que se mueven, y su dirección de flujo es opuesta a la convencional. Sin embargo, al principio se acostumbraron a representar la dirección de flujo de electrones de manera incorrecta, y esta convención se ha mantenido en la electrónica y los circuitos eléctricos modernos.
¿Qué gráfica representa la relación entre corriente y voltaje en un diodo?
-La gráfica que representa la relación entre corriente y voltaje en un diodo es una gráfica no lineal donde no hay conducción hasta que se supera el potencial de barrera. Una vez superado, la corriente aumenta abruptamente y está únicamente limitada por la resistencia en serie.
¿Qué sucedería si polarizamos un diodo en inversa?
-Si se polariza un diodo en inversa, no habrá conducción en el diodo hasta que se alcance el umbral de inversa, que es una situación en la que los electrones del material tipo n pueden pasar a la región p, lo que es mucho menos probable y requiere un voltaje mucho más alto que el umbral normal. Esto se explica con más detalle en el siguiente vídeo.
¿Cuál es la diferencia entre el diodo de silicio y el diodo de germanio en términos de potencial de barrera?
-El diodo de silicio tiene un potencial de barrera de aproximadamente 0.7 volts, mientras que el diodo de germanio tiene un potencial de barrera de aproximadamente 0.3 volts. Esto significa que el diodo de silicio requiere un voltaje más alto para comenzar a conducir la corriente en comparación con el diodo de germanio.
¿Cómo se puede limitar la corriente en un circuito que incluye un diodo polarizado en directa?
-La corriente en un circuito que incluye un diodo polarizado en directa puede limitarse mediante la inclusión de una resistencia de limitación de corriente en serie con el diodo. Esta resistencia limita la cantidad de corriente que puede fluir a través del circuito.
¿Qué es la región de deflexión o empobrecimiento en un diodo?
-La región de deflexión o empobrecimiento en un diodo es la zona donde los electrones experimentan una fuerza de atracción hacia la placa positiva del otro lado, pero no pueden atravesar debido a la presencia de un potencial de barrera. Esta zona se forma en la unión pn y es donde los electrones deben ganar suficiente energía para continuar su viaje a través del diodo.
Outlines
🔌 Introducción a los diodos y semiconductores
Este párrafo comienza por saludar a los espectadores y luego introduce el tema principal del video: los diodos y semiconductores. Se explica que un diodo es un elemento de circuito no lineal muy simple, cuyo funcionamiento se basa en la unión PN. Se menciona que los semiconductores son ampliamente utilizados en la industria. El video procede a explicar el funcionamiento del diodo, la polarización de la unión PN, y cómo se conecta en un circuito. Se destaca la importancia de la polaridad en la conexión de los materiales tipo N y P con las placas negativa y positiva respectivamente. Además, se describe el potencial de barrera y cómo este influye en la conducción del diodo. Finalmente, se muestra cómo, una vez superado el umbral de potencial, los electrones pueden fluir a través del diodo hacia la placa positiva, cambiando su estado de no conducción a conducción.
💡 Comportamiento de los diodos en circuito
En este párrafo se profundiza en el comportamiento de los diodos en un circuito. Se describe cómo un diodo polarizado en directa solo conduce una corriente eléctrica cuando el potencial de la fuente supera un cierto umbral, que es de 0.7 volts para el germanio y de 0.3 volts para el silicio. Se aclara que la dirección del flujo de electrones es opuesta a la dirección convencional de la corriente, que se define como la corriente fluyendo de positivo a negativo. Se menciona que esta convención data desde el descubrimiento de la electricidad y que, a pesar de que ahora sabemos que los electrones son las cargas que se mueven, la dirección convencional se mantiene en la teoría eléctrica. El video también introduce gráficamente la representación de la relación entre corriente y voltaje en un diodo, mostrando que hasta que el voltaje no supere el umbral de potencial, no hay conducción. Una vez superado, la corriente aumenta abruptamente y está limitada solo por la resistencia del circuito. El video termina con una promesa de explorar más detalladamente el comportamiento de los diodos cuando son polarizados en inversa en el próximo video.
Mindmap
Keywords
💡dioda
💡semiconductor
💡unión PN
💡polarización directa
💡potencial de barrera
💡flujo de electrones
💡resistencia de limitación de corriente
💡ley de Ohm
💡corriente convencional
💡flujo de electrones
Highlights
El diodo es un elemento de circuito no lineal muy simple.
Un circuito lineal mantiene una relación lineal entre voltaje y corriente, siguiendo la ley de Ohm.
El diodo es una unión PN, y su funcionamiento se basa en esta unión.
La polarización directa de un diodo implica conectar el lado N con una placa negativa y el lado P con una placa positiva.
El potencial de barrera de un diodo es de 0.7 volts para el germanio y 0.3 volts para el silicio.
Un diodo polarizado en directa no conduce hasta que el voltaje supere el potencial de barrera.
Cuando el voltaje supera el potencial de barrera, el diodo comienza a conducir una corriente eléctrica.
Los electrones que entran al diodo por la placa negativa experimentan una fuerza de atracción hacia la placa positiva.
Los electrones encuentran huecos en la región P, lo que les permite continuar su viaje hasta la placa positiva.
La dirección convencional de la corriente es del positivo al negativo, mientras que el flujo de electrones es en sentido contrario.
La gráfica de corriente vs. voltaje muestra una no conducción hasta que se supera el potencial de barrera, después de cual la corriente aumenta abruptamente.
El diodo polarizado en inversa es un tema que se explorará en un próximo vídeo.
La unión PN es fundamental para el funcionamiento del diodo y su polarización es clave en su conductividad.
La resistencia de limitación de corriente es utilizada para controlar el flujo de electrones en el diodo.
La teoría de flujo de electrones ha cambiado la comprensión de la dirección de la corriente eléctrica en los circuitos.
Transcripts
hola amigas y amigos el día de hoy
conoceremos al diodo y el semiconductor
más básico y el cual se utiliza
fuertemente en la industria y cuyo
funcionamiento está basado en la unión
pn el diodo es un elemento de circuito
no lineal muy simple que significa no
lineal primero recordemos un circuito
lineal donde se sabe que una resistencia
tiene una relación lineal entre el
voltaje y la corriente que pasa por ella
por ello es que la ley de homs se lee
como el voltaje es directamente
proporcional a la corriente y está
constante de proporcionalidad se llama
resistencia y por lo tanto esta
expresión sabemos que tiene la forma de
una ecuación lineal que cruza por el
origen un elemento no lineal como el
diodo tiene una relación entre el
voltaje y la corriente que no es una
recta pero esto lo sabremos
a detalle comprendiendo su
funcionamiento
al polarizar la unión pn ahora alias
diodo
si vienes de ver el vídeo anterior
bienvenida bienvenido pero si no es así
te recomiendo ampliamente que lo veas
previamente aquí te dejo una liga a fin
de que puedas dar continuidad al
entendimiento un diodo decíamos es la
unión pn que ahora lo polarizamos en
directo polarizar indirecta significa
que el lado del material tipo n que
tiene portadores de carga mayoritarios
negativos alias electrones libres
colocamos una placa negativa y del otro
lado del material tipo p que tiene
portadores de carga mayoritarios
positivos alias huecos colocamos una
placa positiva para que estas placas
tengan esta polaridad vamos a colocar
una fuente de tensión de continua de la
siguiente manera observen como la
polaridad de la fuente está conectada
positivo con positivo y negativo con
negativo y como sabemos que d
al potencial de la fuente circular a una
corriente alias flujo de electrones
colocamos una resistencia de limitadoras
de corriente
tenemos frente a nosotros un diodo
polarizado en directa ahora recuerden
que el potencial de barrera tiene un
voltaje igual a punto 7.3 volts
dependiendo del material en que este
hecho el diodo imaginemos que la fuente
es variable y que por ahora la tenemos
calibrada para que no se entregue una
tensión de punto 2 volts una vez que
cerramos el switch el voltaje aplicado a
la fuente genera un flujo de electrones
que entran al diodo por la placa
negativa estos electrones experimentan
una fuerza de atracción por la placa
positiva del otro lado del semiconductor
pero no logran atravesar la zona de
deflexión o zona de empobrecimiento
debido a que el potencial de barrera es
superior al de la fuente entonces hasta
este momento no hay conducción en el
diodo pero si ahora calibramos la fuente
para que nos entregue un voltaje
y ahora punto 7 volts para el caso del
silicio por ejemplo entonces los
electrones que fluyan por el cable
conductor llevarán la suficiente fuerza
para vencer la zona de deflexión o
empobrecimiento y veamos con
detenimiento lo que ocurre
un electrón ya encontrándose en la
región p de inmediato encontrará un
hueco que le ayudará a seguir su viaje
hasta la placa positiva cada átomo
trivalente del lado p atrapa un electrón
y se lo transfiere a otro átomo con
hueco libre
el primer átomo que contribuyó con el
hueco libre para ayudar al electrón a
seguir su viaje vuelve a tener hueco
libre para ayudar a un nuevo electrón
muy bien permítanme congelar el
movimiento de los electrones libres del
lado n
como son millones los electrones libres
en la región en dichos electrones al
pasar a la región p se convierten en
electrones de valencia de los átomos
trivalentes hasta llegar a la placa
positiva y así continuar su viaje por el
exterior de dicho diodo por lo tanto en
este caso existe la presencia de una
corriente eléctrica en el diodo alias
flujo de electrones conclusión un diodo
polarizado en directa conduce una
corriente eléctrica siempre y cuando el
potencial de la fuente sea mayor a punto
7 volts para el caso del silicio o punto
3 volts para el caso del germanio
observen que la dirección que lleva el
flujo de electrones va en este sentido
pero nosotros sabemos desde nuestros
cursos básicos de electrónica o de
circuitos eléctricos que nos dijeron que
la dirección convencional de la
corriente es justamente al revés verdad
es decir la corriente convencional
siempre la esquematiza moss de positivo
a negativo por el exterior de la fuente
verá este hecho que pudiera confundir a
algunos se debe a que cuando se
descubrió la corriente eléctrica
pensaban que ésta se debía al flujo de
cargas positivas y que éstas se movían
en el por el circuito desde la terminal
positiva hacia la terminal negativa de
la batería en base a ello se fueron
formulando las teorías las fórmulas los
teoremas los símbolos y las leyes que
rigen a esta materia
y a esa dirección de corriente se le
llamó dirección convencional de la
corriente pero luego de mucho tiempo
cuando descubrieron la naturaleza
atómica se dieron cuenta que lo que en
realidad se mueve en los conductores son
los electrones como lo hemos visto aquí
y esa dirección la denominaron dirección
de flujo de electrones mientras no
dejemos de hablar de la unión pn
seguiremos mostrando la dirección de
flujo de los electrones como realmente
es porque porque es la mejor forma de
comprender a los semiconductores cuando
se está iniciando con ellos y cuando ya
no hablemos de la unión pn sino que en
su lugar la veamos consolidada en el
símbolo del diodo entonces nos
referiremos a la dirección convencional
de la corriente
que seguramente es con la que estás
acostumbrado a trabajar si todo lo
comprendido hasta ahora lo pudiéramos
representar mediante una gráfica entre
corriente y voltaje diríamos que
mientras el voltaje no supere la barrera
de potencial que es de punto 3 volts
para el germano punto 7 para el silicio
no hay conducción por lo tanto no hay
corriente estaríamos en esta zona
pero una vez que el voltaje supera la
barrera de potencial la unión pn conduce
y por lo tanto hay una corriente que
crece abruptamente cuyo valor únicamente
está delimitado por esta resistencia
ahora nos podemos preguntar qué pasaría
con este semiconductor si lo polarizamos
al revés en otras palabras qué pasaría
si lo polarizamos en inversa no te
pierdas el siguiente vídeo que lo
explica con detalle hasta pronto
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