1 semiconductores instrumentacion2008/clases/ diodosytransistores.ppt 2008
Post on 22-Jan-2016
223 Views
Preview:
TRANSCRIPT
1
Semiconductores
http://einstein.ciencias.uchile.cl/Instrumentacion2008/Clases/
DiodosyTransistores.ppt
2008
2
Pregunta.¿Cuántas cargas eléctricas atraviesan la ventana de área a durante un tiempo t?
vt
a
Respuesta. Las contenidas en el volumen avt.
3
Las contenidas en el volumen son cavt.
c = cargas por unidad de volumen ( Cm-3)
a = Área de la ventana ( m2 )
v = velocidad de las cargas ( ms-1 )
t = intervalo de tiempo ( s )
Unidades de cAvt? C m-3 m2 m s-1 s
4
Número de cargas que atraviesan la ventana en un tiempo t es cAvt coulomb.
Densidad de corriente = J = Número de cargas que pasan la ventana por unidad de área y por unidad de tiempo = cv (C m-3 m s-1 = amper m-2).
La velocidad es el producto de la movilidad de las cargas multiplicada por la fuerza que las impulsa
cvJ
fuerzamovilidadcJ
Am-2
Am-2
5
La movilidad es la velocidad que toman las cargas cuando se les aplica una fuerza de 1 newton por coulomb.(m C s-1N-1)
cvJ fuerzamovilidadcJ
Am-2
Am-2
La conductividad, , el producto de la movilidad por la concentración de las cargas (m C s-1N-1 C m-3 )
fuerzaJ m-2 C2 s-1N-1 N C-1 Am-2
6
fuerzaJ m-2 C2 s-1N-1 N C-1 Am-2
La unidad de potencial eléctrico, V, es el voltio o volt, V, igual a 1 joule por coulomb.
La fuerza aplicada a cada coulomb es menos el gradiente de potencial eléctrico, V. (joule C-1m-1= N C-1 ).
1-NC dx
dVfuerza
En una sola dimensión:
7
La intensidad de la corriente, i, en un conductor de área a es:
m
A
2
dx
dVJ q
Adx
dVai
Donde V es la diferencia de potencial entre los extremos del conductor.
AVl
ai
En una dimensión la densidad de corriente:
Para un conductor de área y composición homogénea, de largo l la corriente es:
8
AV 1l
aG
Conductancia, G, siemens, S.
VA 1al
R Resistencia, R, ohm,
a
lR
Resistividad, , cm
A Vla
i Intensidad de
corriente, i , amper
Conductividad, , Scm-1
9
Semiconductores
http://en.wikipedia.org/wiki/Semiconductors
10
Silicio (Si) puro es muy poco conductor
11
Silicio (Si) puro es muy poco conductor
12
P, As, Sb
Si con impurezas es buen conductor
13
B, Ga, In, Al
Si con impurazas es buen conductor
14
Diodos
15
E de los electrones
E de los huecos
0
16
E de los electrones
E de los huecos
0
17
E de los electrones
E de los huecos
0
18
E de los electrones
E de los huecos
0
19
+
-
E de los electrones
E de los huecos
0
http://en.wikipedia.org/wiki/Diode
http://en.wikipedia.org/wiki/Light_emiting_diode
20
21
1 volt en el nodo 2 equivale a una intensidad de corriente de 1 amper
22
23
24
25
26AV
101.510500
13
3
R R 1012 ohm @ V < 0
27
28
-5.0E-12
0.0E+00
5.0E-12
1.0E-11
1.5E-11
2.0E-11
2.5E-11
-0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2
Voltaje, volt
Co
rrie
nte
, am
per
29
1,0E-14
1,0E-13
1,0E-12
1,0E-11
1,0E-10
0,05 0,07 0,09 0,11 0,13 0,15 0,17 0,19
Voltaje, volt
Co
rrie
nte
, am
per
)ln(ibaV
)ln(ibaV
ie baV /
volt028.0)100ln(05.018.0 b
RTFVVei /00,05
0,10
0,15
0,20
1E-13 1E-12 1E-11
Corriente, amper
Vo
lata
je, v
olt
30
1.0E-13
1.0E-11
1.0E-09
1.0E-07
1.0E-05
1.0E-03
1.0E-01
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
Voltaje, volt
Co
rrie
nte
, am
per
31
y = 37.842x + 0.6188
0.636
0.638
0.640
0.642
0.644
0.646
0.648
0.650
0.652
0.654
0.0005 0.0006 0.0007 0.0008 0.0009 0.001
Corriente, amper
Vo
late
je, v
olt
32
Circuito para el análisis de un diodo
33
Diodo rectificador
34
Diodo zener
http://en.wikipedia.org/wiki/Zener_diode
35
36
37
38
D1 D3
R3
1Mohm
A BT
G
XSC1
V3
1V 1kHz 0Deg R1
10kohm
39
R3
1Mohm
A BT
G
XSC1
V3
1V 1kHz 0Deg R1
10kohm D2
02DZ4.7D1
02DZ4.7
40
R3
1Mohm
A BT
G
XSC1
V3
1V 1kHz 0Deg R1
10kohm D2
02DZ4.7D1
02DZ4.7
D3 D4
41
R3
1Mohm
A BT
G
XSC1
V3
10V 1kHz 0Deg R1
10kohm D2
02DZ4.7D1
02DZ4.7
D3 D4
42
R1
10kohm
R2
10kohm
V1
12V
V2
12V
J1
Key = Space
J2
Key = Space
D1D2
D3D4R3
10kohm
A BT
G
XSC1
V3
1V 1kHz 0Deg
43
R1
10kohm
R2
10kohm
V1
12V
V2
12V
J1
Key = Space
J2
Key = Space
D1D2
D3D4R3
10kohm
A BT
G
XSC1
V3
1V 1kHz 0Deg
44
R1
10kohm
R2
10kohm
V1
12V
V2
12V
J1
Key = Space
J2
Key = Space
D1D2
D3D4R3
10kohm
A BT
G
XSC1
V3
1V 1kHz 0Deg
45
R1
10kohm
R2
10kohm
V1
12V
V2
12V
J1
Key = Space
J2
Key = Space
D1D2
D3D4R3
10kohm
A BT
G
XSC1
V3
1V 1kHz 0Deg
46
Transistores
47
colector base emisor
N NP
48
colector base emisor
+
N NP
49
colector base emisor
++
N NP
50
colector base emisor
P PN
51
colector base emisor
-
P PN
52
colector base emisor
- -
P PN
53
baseemisor
colector
baseemisor
colector
Transistor NPN Transistor PNP
54
12V 1kohm
I1
1ohm
Corriente de base, AC
orrie
nte
de c
olec
tor,
A
Corriente de base, A
Cor
rient
e de
col
ecto
r, A
Ganancia de corriente del transistor. icolector/ibase
55
Ganancia de corriente del transistor. icolector/ibase
ibase
icolector
Transistor como amplificador de potencia.
W = iV = V2/R = i2R
56
57
100V 1kohm
1ohm
1kohm
V2
Voltaje V2, VV
olta
je c
olec
tor,
V
Transistor como amplificador de voltaje.
58
100V 1kohm
10kohm
V2
Voltaje base, VV
olta
je b
ase,
VV
olta
je e
mis
or,
V
Transistor como seguidor de emisor.
59
Fuente de Voltaje constante
Q1BJT_NPN_VIRTUAL
R1
4kohm
+ -D1BZV55-B2V7
R33kohm
+
-0.501mA
2.000 V
2.7 V
60
Q1BJT_NPN_VIRTUAL
R1
4kohm
+ -D1BZV55-B2V7
R33kohm
+
-
Fuente de Voltaje constante
400 ohm
4.810mA
1.941V
61
Fuente de Voltaje constante
V30V
Q1BJT_NPN_VIRTUAL
R1
4kohm
+ -D1BZV55-B2V7
R33kohm
+
-
40 Kohm40 Kohm
0.057mA
2.058V
62
R2
+-
+
-
Q1BJT_NPN_VIRTUAL
R1
2kohm
+ -D1BZV55-B2V7
R33kohm
Fuente de Corriente constante
200 ohm
1.983V
0.197V
0.984mA
63
R2
+-
+
-
Q1BJT_NPN_VIRTUAL
R1
2kohm
+ -D1BZV55-B2V7
R33kohm
Fuente de Corriente constante
20 ohm
1.983V
0.020V
0.981mA
64
R2
+-
+
-
Q1BJT_NPN_VIRTUAL
R1
2kohm
+ -D1BZV55-B2V7
R33kohm
Fuente de Corriente constante
2000 ohm
1.983V
1.965V
0.984mA
65
N NP
Transistor de efecto de camposource gate drain
66
N NP
source gate drain
670
50
100
150
200
250
300
350
400
450
0 1 2 3 4 5
source gate drain
N NP
VDS, volt
I DS,
mic
ro a
mpe
r
68
N NP
source gate drain
V1
R1
1ohm
Q1
0V
0 V
69
N NP
source gate drain
-0.5 V
V1
R1
1ohm
Q1
-0.5V
70
N NP
source gate drain
-1 V
V1
R1
1ohm
Q1
-1V
71
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 1 2 3 4 5
Vds
R1
1ohm
Q1
Vgs
VDS, volt
I DS,
mic
ro a
mpe
r
VGS = 0 volt
VGS = -0.5 volt
VGS = -1 volt
Relación corriente DS vs voltaje DS.
72
Vds
R1
1ohm
Q1
Vgs
0
50
100
150
200
250
300
350
400
-2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0
VGS, volt
I DS,
mic
ro a
mpe
r
Relación corriente DS vs voltaje GS.
73
y = -28x - 11
0
5
10
15
20
25
30
-1.5 -1.25 -1 -0.75 -0.5
..
VGS, volt
VDS,
volt
Transistor como amplificador de voltaje.
top related