catalogo de dispositivos semiconductores
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Colegio Vocacional Monseñor Sanabria
Electrotecnia
Control de Maquinas Eléctricas
Semiconductores
Profesor: Luis Fernando Corrales Corrales
Marvin Daniel Arley Castro
11-9
2014
En este catálogo se enseñaran los tipos de
dispositivos semiconductores más usados en la
electrónica con sus respectivas curvas
características, su precio aproximado, imagen,
símbolo y características.
Un semiconductor es un elemento que se comporta
como un conductor o como un aislante dependiendo de
diversos factores, como por ejemplo el campo eléctrico o
magnético, la presión, la radiación que le incide, o la
temperatura del ambiente en el que se encuentre.
Entre los principales dispositivos semiconductores se
encuentran: los diodos, los transistores, y los circuitos
integrados.
Características
Curva Característica
En el siguiente diagrama observamos cuatro diodos rectificadores
conectados en un circuito rectificador con puente de onda
completa en donde los diodos trabajan en pareja, dos en un ciclo
y los otros dos en otro ciclo.
Un diodo rectificador es uno de los dispositivos de la familia de los diodos más
sencillos. A esta familia pertenecen todos los diodos que hansido diseñados
especialmente para convertir CA enCC. En las fuentes de potencia lineales, este proceso
se llama rectificación. De acuerdo a la potencia manejada (corriente y voltaje), éstos se
dividen en diodos de señal y diodos de potencia. Si se aplica al diodo una tensión de
corriente alterna durante los medios ciclos positivos, se polariza en forma directa; de
esta manera, permite el paso de la corriente eléctrica. Pero durante los medios
ciclos negativos, el diodo se polariza de manera inversa; con ello, evita el paso de la
corriente en tal sentido.
Precio 50 colones la unidad
Características
Curva Característica
Son diodos especialmente diseñados para trabajar en la zona de ruptura, comportándose en
polarización directa como diodos rectificadores y en polarización inversa como referencias de
voltaje. Su principal aplicación es como reguladores de voltaje. En un diodo Zener polarizado
inversamente la corriente inversa (IR) es prácticamente insignificante, hasta que el voltaje
inverso (VR) alcanza un cierto valor Vz. llamado voltaje Zener o de referencia. Cuando se llega
a este punto el diodo entra en conducción, permitiendo la circulaciónde una corriente
importante. Esta propiedad es la que permite utilizar los diodos Zener como reguladores de
voltaje y referencias de tensión en un gran número de usos.
En el diagrama de arriba, la tensión de salida no regulada va de la
fuente, debe ser superior a la tensión disruptiva del diodo zener. De
esta manera la caída de tensión en R originada por la corriente del
diodo más la tensión disruptiva dan la tensión que debe suministrar la
fuente de alimentación. Al intensificarse la corriente de carga debilita
la corriente del diodo, de manera que la caída de tensión en R será
siempre la diferencia entre la tensión disruptiva y la tensión de la
fuente de alimentación. Incluso si esta varía a causa de la carga, la
tensión regulada de salida se mantiene constante.
Precio 250 colones la unidad,
de 5,6 voltios.
Características
Curva Característica
También denominados diodosEsaki, se caracterizan por poseeruna zona de
agotamiento extremadamentedelgada y tener en su curva V-I una región de
resistencia negativa, donde la corriente disminuyea medida que aumenta el voltaje.
Esta últimapropiedad los hace útiles como detectores, amplificadores,osciladores,
multiplicadores, interruptores,etc... en tareas de alta frecuencia.
En el diagrama se observa la región de resistencia negativa
del diodo túnel que hace posible la acción del oscilador. El
transistor ununión tiene una aplicación similar como
oscilador.
Precio 75 colones la unidad.
Características
Curva Característica
También llamados diodos emisores de luz, debido a su gran cantidad de usosbajo consumode
corriente,durabilidad, una buena variedad de formas y tamaños y otros factores, estos diodos
luminosos han ido ganando una gran popularidad en la electrónica moderna reemplazando casi que
totalmente los indicadores de otros tipos. Son diodos hechos generalmente de arseniuro de galio
fosfatado (GaAsP), que emiten luz en forma continua o intermitente cuando se polarizan
directamente. Se utilizan primariamente como indicadores y para la construcción de visualizadores.
Bajo determinadas condiciones pueden también actuar como detectores de luz. La luz emitida por un
LED puede ser roja, amarilla, anaranjada, verde o azul, dependiendo de su composición.
El precio varía del tipo, tamaño y el color,
pero en precios bajos oscilaría entre 75 y 150
colones la unidad, algunos pueden alcanzar el
precio de 300 colones.
En el diagrama observamos un circuito simple con un
diodo led, el cual se encuentra en serie con la
resistencia y la fuente de alimentación.
Características
Curva Característica
Son diodos previstosde una ventana transparente cuya corriente inversa puede ser
controlada regulando la cantidad de luz que pasa por la ventana e incide sobre la unión PN.
A mayor cantidad de luz incidente, mayor es la corriente inversa producida porque se genera
un mayor número de portadores minoritarios, y viceversa. Son muy utilizados como
sensores de luz en fotografía, sistemas de iluminación, contadores de objetos, sistemas de
seguridad, receptores de comunicaciones ópticas y otras aplicaciones.
En el siguiente diagrama se observa el fotodiodo conectado
en serie con la resistencia y la fuente de alimentación. Precio entre 150 y 250 colones la unidad.
Características
Curva Característica
El transistor de unión bipolar (del inglés Bipolar Junction Transistor, o sus siglas BJT) es un dispositivo
electrónico de estado sólido consistente en dos uniones PN muy cercanas entre sí, que permite
controlar el paso de la corriente a través de sus terminales. La denominación de bipolar se debe a que
la conducción tiene lugar gracias al desplazamiento de portadores de dos polaridades (huecos positivos
y electrones negativos), y son de gran utilidad en gran número de aplicaciones; pero tienen ciertos
inconvenientes, entre ellos su impedancia de entrada bastante baja. Los transistores bipolares son los
transistores más conocidos y se usan generalmente en electrónica analógica aunque también en
algunas aplicaciones de electrónica digital.
En la imagen, se tiene un transistor de NPN
cuyo punto Q de funcionamiento que continua
es desconocido. Se debe calcular dicho punto
Q y calcularlo en la RCE.
Precio 60 a 150 colones.
Características
Curva Característica
Los transistores de efecto de campo o FET, los cuales a su vez, se dividen en dos grupos: los JFET (Junction FET) y los
MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), el cual se menciona a veces simplemente como MOS
refiriéndose a esta tecnología de fabricación. Los FET se parecen en muchos aspectos a los transistores bipolares pero
tienen otras características que los hacen más eficientes en ciertos tipos de circuitos. En general e
independientemente de su tecnología de fabricación, los FET (JFET Y MOSFET) tienen tres terminales que reciben los
nombres de fuente, drenador o sumidero y compuerta, derivados de sus nombres originales en ingles source (S),
drain(D) y gate (G). Por esto los terminales se marcan en los diagramas como S, D Y G. Los encapsulados más
utilizados para los FET son los mismos que los de los transistores bipolares. Por lo que estos se diferencian entre sí
solamente por su referencia,la cual está marcada en su cuerpo. El FET es un dispositivo semiconductor que controla
un flujo de corriente por un canal semiconductor, aplicando un campo eléctrico perpendicular a la trayectoria de la
corriente.
En el siguiente diagrama observamos un circuito que posee un
transistor tipo FET con diversos componentes como resistencias,
capacitores y fuente de alimentación, aquí se observa controlando
el flujo de corriente del circuito por la compuerta.
Precio de entre 80 hasta
100 colones.
Características
Curva Característica
Uno de los aspectos más importantes de esta tecnología es haber permitido el gran desarrollo de los
circuitos integrados ya que la mayoría de ellos se fabrican con transistores tipo MOS, debido al poco
espacio que ocupan y al bajo consumo de corriente. Es un tipo especial de transistor FET que tiene
una versión NPN y otra PNP. El NPN es llamado MOSFET de canal N y el PNP es llamado MOSFET de
canal P.Los transistores MOSFET se pueden dañar con facilidad y hay que manipularlos con cuidado.
Debido a que la capa de óxido es muy delgada, se puede destruir con facilidad si hay alta tensión o
hay electricidad estática.
El diagrama de arriba ilustra una fuente de alimentación
alimentada de la línea visible. Esta fuente posee poca
regulación para alimentar un transmisor. Ilustra las mínimas
características de seguridad, sin olvidar uno de sus
componentes más importantes, como lo es el transistor
MOSFET, lo observamos controlando el flujo de corriente
por la puerta.
Precio entre 150 y 300 colones.
Características
Curva Característica
El rectificador controlado dees un tipo de tiristor formado por cuatro capas de material
semiconductor con estructura PNPN o bien NPNP. El nombre proviene de la unión de Tiratrón
(tyratron) y Transistor. Un SCR posee tres conexiones: ánodo, cátodo y gate (puerta). La puerta es
la encargada de controlar el paso de corriente entre el ánodo y el cátodo. Funciona básicamente
como un diodorectificador controlado, permitiendo circular la corriente en un solo sentido.
Mientras no se aplique ninguna tensión en la puerta del SCR no se inicia la conducción y en el
instante en que se aplique dicha tensión, el tiristor comienza a conducir. Trabajando en corriente
alterna el SCR se desexcita en cada alternancia o semiciclo. Trabajando en corriente continua, se
necesita un circuito de bloqueo forzado, o bien interrumpir el circuito.
Aquí se muestra un circuito de control de fase de media onda y
resistencia variable. Entre los terminales A y B se aplican 120 V (AC). RL
representa la resistencia de la carga. R1 es una resistencia limitadora
de la corriente y R2 es un potenciómetro que ajusta el nivel de disparo
para el SCR. Mediante el ajuste del mismo, el SCR se puede disparar en
cualquier punto del ciclo positivo de la onda en alterna entre 0 y 180º.
Precio entre 1200 a 3000
colones.
Características
Curva Característica
Un TRIAC o Triodo para Corriente Alterna es un dispositivo semiconductor. La diferencia con un tiristor
convencional es que éste es unidireccional y el TRIAC es bidireccional. De forma coloquial podría decirse que el
TRIAC es un interruptor capaz de conmutar la corriente alterna.Su estructura interna se asemeja en cierto modo
a la disposición que formarían dos SCR en direcciones opuestas. Su versatilidad lo hace ideal para el control de
corrientes alternas. Una de ellas es su utilización como interruptor estático ofreciendo muchas ventajas sobre
los interruptores mecánicos convencionales y los relés. Funciona como interruptor electrónico y también a pila.
Se utilizan TRIACS de baja potencia en muchas aplicaciones como atenuadores de luz, controles de velocidad
para motores eléctricos, y en los sistemas de control computarizado de muchos elementos caseros.
Aquí tenemos el diagrama de un circuito de disparo por corriente
alterna, el cual necesita un TRIAC para su funcionamiento se puede
realizar mediante el empleo de un transformador que suministre la
tensión de disparo, o bien directamente a partir de la propia tensión
de la red con una resistencia limitadora de la corriente de puerta
adecuada y algún elemento interruptor que entregue la excitación a
la puerta en el momento preciso.
Precio de 1300 colones
aproximadamente.
Características
Curva Característica
Este tiristor DIAC conduce la corriente sólo tras haberse superado su tensión de disparo, y mientras la
corriente circulante no sea inferior al valor característico para ese dispositivo. El comportamiento es
fundamentalmente el mismo para ambas direcciones de la corriente. La mayoría de los DIAC tienen una
tensión de disparo de alrededor de 30V. En este sentido, su comportamiento es similar a una lámpara de
neón. Los DIAC se usan normalmente para disparar los triac, (otra clase de tiristor).Existen dos tipos de
DIAC:DIAC de tres capas y DIAC de cuatro capas. Es un diodo bidireccional simétrico (sin polaridad) con dos
electrodos principales: MT1 y MT2, y ninguno de control. Es un componente electrónico que está
preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales, por ello se le denomina bidireccional.
En este diagrama explicativo con un DIAC, la resistencia variable R
carga el condensador C hasta que se alcanza la tensión de disparo
del DIAC, produciéndose a través de él la descarga de C, cuya
corriente alcanza la puerta del TRIAC y le pone en conducción. Este
mecanismo se produce una vez en el semiciclo positivo y otra en el
negativo. El momento del disparo podrá ser ajustado con el valor de
R variando como consecuencia el tiempo de conducción del TRIAC.
Precio entre 60 y 250 colones.
Características
Curva Característica
El tiristor bipolar de puerta aislada(IGBT) es un dispositivo semiconductor que generalmente se aplica como
interruptor controlado en circuitos de electrónica de potencia. Este dispositivo posee la características de las
señales de puerta de los transistores de efecto campo con la capacidad de alta corriente y bajo voltaje de
saturación del transistor bipolar, combinando una puerta aislada FET para la entrada de control y un transistor
bipolar como interruptor en un solo dispositivo. El circuito de excitación del IGBT es como el del MOSFET,
mientras que las características de conducción son como las del BJT.
En este diagrama de sensores de corriente piloto se ha
integrado con éxito el componente IGBT, primordial
para su funcionamiento, la disponibilidad de estos
sensores integrados hará posible la eliminación de los
sensores de corriente discretos voluminosos y
costosos que se utilizan actualmente en una amplia
variedad de aplicaciones de inversor, incluyendo las
unidades de motor.
Precio entre 15 y 150 colones.
Características
Curva Característica
El transistor uniunión es un tipo de tiristor que contiene dos zonas semiconductoras. Tiene tres
terminales denominadas emisor ( ), base uno ( ) y base dos ( ). Está formado por una barra
semiconductora tipo N, entre los terminales , en la que se difunde una región tipo P+, el emisor,
en algún punto a lo largo de la barra, lo que determina el valor del parámetro η, conocido como razón de
resistencias o factor intrínseco. Consiste en una placa de material ligeramente dopado de silicio tipo-n.
Los dos contactos de base se unen a los extremos de esta superficie tipo n. Fijándose en la curva
característica del UJT se puede notar que cuando el voltaje sobrepasa un valor de ruptura, el UJT
presenta un fenómeno de modulación de resistencia que, al aumentar la corriente que pasa por el
dispositivo, la resistencia de esta baja y por ello, también baja el voltaje en el dispositivo.
Una de las aplicaciones del UJT más común es como generador
de pulsos en diente de sierra. Estos pulsos resultan muy útiles
para controlar el disparo de la puerta de TRIACS y SCR.Su
funcionamiento es como sigue: Al aplicar una tensión VCC al
circuito serie R-C, formado por la resistencia variable RS y el
condensador CS, dicho condensador comienza a cargarse. Como
este condensador está conectado al emisor, cuando se supere la
tensión intrínseca el UJT entrará en conducción.
Precio entre 250 y 400 colones.
Características
El dispositivo 555 es un circuito integrado muy estable cuya función primordial es la de producir
pulsos de temporización con una gran precisión y que, además, puede funcionar como oscilador.El
555 viene en paquete de ocho pines de doble línea. En el interior del chip hay un conjunto de
circuitos que sirven como bloques de construcción para un interruptor electrónico de alta velocidad.
En total, el CI tiene 28 transistores. No funciona como un temporizador por sí mismo, sino que
depende de un puñado de condensadores y resistencias externas para ello, la forma en la que estén
conectados estos componentes externos determinará lo que el 555 hará.
Cuando la señal de disparo está a nivel alto, la salida se mantiene a
nivel bajo (0V), que es el estado de reposo. Una vez se produce el flanco
descendente de la señal de disparo y se pasa por el valor de disparo, la
salida se mantiene a nivel alto (Vcc) hasta transcurrido el tiempo
determinado. Es recomendable, para no tener problemas de
sincronización que el flanco de bajada de la señal de disparo sea de una
pendiente elevada, pasando lo más rápidamente posible a un nivel bajo
(idealmente 0V).En el modo monoestable como es este, el disparo
debería ser puesto nuevamente a nivel alto antes que termine la
temporización en donde su principal componente es el 555.
Precio de 450 colones
aproximadente.
Características
Se trata de un dispositivo electrónico (normalmente se presenta como circuito integrado) que tiene
dos entradas y una salida. La salida es la diferencia de las dos entradas multiplicada por un factor (G)
(ganancia).Aunque el 741 se ha utilizado históricamente en audio y otros equipos sensibles, hoy en día
es raro debido a las características de ruido mejoradas de los operacionales más modernos. Además de
generar un "siseo" perceptible, el 741 y otros operacionales viejos pueden presentar relaciones de
rechazo al modo común muy pobres por lo que generalmente introducirán zumbido a través de los
cables de entrada y otras interferencias de modo común, como chasquidos por conmutación, en
equipos sensibles.
El "741" usualmente se utiliza para referirse a un operacional integrado genérico (como el
uA741, LM301, 558, LM342, TBA221 - o un reemplazo más moderno como el TL071). La
descripción de la etapa de salida del 741 es cualitativamente similar a la de muchos otros
diseños (que pueden tener etapas de entrada muy diferentes)
Aquí observamos un circuito con un 741 con la salida que
está invertida. La expresión se simplifica bastante si se
usan resistencias del mismo valor y las impedancias de
entrada son: Zn = Rn, la función que aplica es de un
operacional.
Precio de 250 colones
aproximadamente.