COMPOSICION QUIMICA DEL DIODO
Configuración de Base Común
Para la configuración de base común con transistores PNP y npn. La terminología de la base común se
deriva del hecho de
que la base es común tanto a la entrada como a la salida de la configuración. A su vez, por lo regular la base es la terminal mas cercana
a, o que se encuentra en, el potencial de tierra. A lo largo de este trabajo todas las direcciones de corriente haran
referencia al flujo convencional (huecos) en lugar de hacerlo respecto al flujo
de electrones. Para el transistor la flecha en el símbolo grafico
define la dirección de la corriente del emisor (flujo convencional) a través
del dispositivo.
Para describir en su totalidad el comportamiento de un dispositivo de tres
terminales, como los amplificadores de base común se requiere de dos
conjuntos de características, uno para el punto de excitación o
parametros de entrada y el otro para el lado de la salida. El conjunto
de entrada para el amplificador de base común relacionara la
corriente de entrada (IE). El conjunto de características de la salida o
colector tiene tres regiones basicas de interés: las regiones
activa, de corte y de saturación. La región activa es la que
suele utilizarse para los amplificadores lineales (sin distorsión). En
particular
En la región activa la unión base - colector se
polarizainversamente, mientras que la unión emisor - base se polariza
directamente.
La región activa se define mediante los arreglos de polarización
de la figura 4.17. En el extremo mas bajo de la región activa, la
corriente del emisor (IE) es cero; esa es la verdadera corriente del colector,
y se debe a la corriente de saturación inversa ICO, como lo
señala la figura 4.18.
La corriente ICO real es tan pequeña (micro amperes) en magnitud si se
compara con la escala vertical de IC = 0. Las condiciones del circuito que
existen cuando IE = 0 para la configuración de base común se
muestra en la figura 4.19. La notación que con mas frecuencia se
utiliza para ICO en los datos y las hojas de especificaciones es, como
se indica en la figura 4.19, ICBO.
Debido a las mejoras en las técnicas de fabricación, el nivel de
ICBO para los transistores de propósito general (en especial los de
silicio) en los rangos de potencia baja y mediana, por lo regular es tan bajo
que puede ignorarse su efecto. Sin embargo, para las unidades de mayor potencia
ICBO, así como
Is, para el diodo (ambas corrientes
de fuga inversas) son sensibles a la temperatura. A mayores temperaturas, el
efecto de ICBO puede convertirse en un factor
importante debido a que aumenta muy rapidamente con la temperatura.
En la región de corte, tanto la unión base - colector como
la uniónemisor - base de un transistor tienen polarización
inversa.
En la región de saturación, tanto la unión como
el emisor - base estan en polarización directa.
COMPOSICION QUIMICA DE UN DIODO LASER DE ESTADO SÓLIDO
El funcionamiento del
diodo laser lo determinan su composición química y su
geometría.
Todos los diodos son, en esencia, estructuras de varias
capas, formadas por varios tipos diferentes de material semiconductor.
Los materiales son contaminados con impurezas por medio de químicos,
para darles ya sea un exceso de electrones (Tipo N) o
un exceso de vacantes de electrones (Tipo P).
Los diodos laser que emiten en la región 0.78 a 0.9
micrón, estan formados por capas de arseniuro de galio (GaAs) y
arseniuro de aluminio y galio (ALGaAs) desarrollado sobre un
subestrato de GaAs. Los dispositivos para longitud de onda mayor, que emiten a
1.3 a 1.67 micrones, se fabrican con capas de arseniuro fosfuro de indio y galio (InGaASP) y fosfuro
de indio (InP),
desarrollado sobre un subestrato de InP.
La ilustración muestra las características estructurales comunes a todos los diodos laser de onda continua (OC). La
base del
diodo es un subestrato formado por GaAs o InP, tipo N, con alta
impurificación. Sobre la parte superior del
subestrato, y a manera de descubrimiento, se desarrolla una capa plana
mas ligera del
mismo material,Tipo N y con impurificación. Sobre la capa de recubrimiento tipo N se desarrolla una capa activa
de semiconductor (AlGaAs o InGaAsP) sin impurificaciones.
Después, sobre la capa activa de tipo P, con alto grado de
impurificación.
Cuando pasa la corriente por los contactos metalicos los electrones
inyectados desde la capa tipo N y los huecos inyectados desde la capa tipo P se
recombinan en el area activa delgada, y emiten luz.
La luz viaja hacia atras y hacia delante entre
las facetas parcialmente reflejantes de los extremos del diodo. La acción lasérica
comienza al incrementarse la corriente. La ganancia óptica en viaje
redondo debe superar las pérdidas debidas a
absorción y dispersión que se dan en la capa activa, para
sostener dicha acción.
Muchos diodos laser tienen una capa delgada de oxido, depositada sobre
la parte superior de la capa de cubierta final tipo P. En esta capa de oxido se
hace un ataque químico de manera que pueda formarse una cinta
metalica de contacto en receso de poca profundidad, longitudinalmente a
lo largo de la superficie superior del diodo. El índice de
refracción de la capa activa es mayor que el del material tipo P y del material tipo N (las capas de
recubrimiento) que estan arriba y abajo de ésta. Como resultado, la luz
es atrapada en una guía dieléctrica de ondas formada por las dos
capas derecubrimiento y la capa activa, y se propaga en ambas, la capa activa y
las de recubrimiento.
El haz de luz que emerge del diodo laser forma una elipse
vertical (en sección transversal), aunque la región
lasérica es una elipse horizontal. La luz que
se propaga dentro del
diodo, se extiende hacia afuera en forma transversal (verticalmente) desde las
capas de recubrimiento superior e inferior.
Cuando el diodo esta funcionando en el modo fundamental, el perfil de
intensidad de su haz emitido en el plano transversal, es una curva de
Gauss de forma acampanada.
En el laser se amplifica la luz al viajar hacia
atras y hacia adelante en la dirección longitudinal, entre las
facetas de cristal de cada extremo del
diodo. Los modos resonantes que se extienden en
dirección perpendicular a la unión PN, se llaman modos
transversales. La inyección de electrones y huecos en la capa
activa situada abajo de la cinta metalica de contacto, altera el
índice de refracción de la capa activa, y confina la luz lateralmente para que no se disperse hacia afuera, hacia
ambos lados del
centro de la capa activa.
ESTRUCTURA INTERNA
Un diodo esta compuesto por la unión de
dos cristales semiconductores, uno tipo “P” y otro tipo
“N”. Los semiconductores puros son aislantes debido a que sus
atomos estan unidos por enlaces covalentes y sus electrones no
tienen movilidad.Cuando un material semiconductor se dopa o contamina con
pequeñísimas cantidades de impurezas adecuadas, aparecen cargas
libres que permiten cierta movilidad a los electrones. Si las impurezas
añadidas originan cargas negativas o electrones libres, el semiconductor
se denomina tipo “N” y en el caso contrario, cuando aparecen cargas
positivas o huecos, se dice que el semiconductor es del tipo
“P”.
Cuando una unión P-N esta inversamente polarizada, el
campo eléctrico aplicado aleja a las cargas libres de la unión,
impidiendo que ésta sea atravesada por los electrones. Si la polarización es directa, las cargas se aproximan a la
unión, por lo que puede ser franqueada facilmente por las cargas
eléctricas.
El material empleado en la composición de un
fotodiodo es un factor crítico para definir sus propiedades. Suelen
estar compuestos de silicio, sensible a la luz visible (longitud de onda de
hasta 1µm); germanio para luz infrarroja (longitud de onda hasta aprox. 1 µm ); o de cualquier otro material semiconductor.
Material Longitud de onda (nm) Silicio 190–1100 Germanio 800–1700 Indio galio
arsénico (In Ga As?) 800–2600 sulfuro de plomo <1000–3500
También es posible la fabricación de fotodiodos para su uso en el campo de los infrarrojos medios (longitud de onda
entre 5 y 20 µm), pero estos requieren refrigeración por
nitrógenolíquido. Antiguamente se fabricaban exposímetros
con un fotodiodo de selenio de una superficie amplia.
Un diodo Gunn es un generador de microondas y no un
rectificador como
el común de los diodos. Esta conformado por un
semiconductor que genera el llamado “efecto Gunn”. Usualmente se
usan placas de [[arseniuro de galio (Ga As) a las cuales al aplicar una
tensión eléctrica (mayor a los 3
voltios/cm.) que presenta resistencia
negativa. Combinado con circuitos resonantes es utilizado para generar
oscilaciones de muy alta frecuencia en el rango comprendido entre los 5 y
140GHz.
Los diodos Gunn son parte esencial de la mayoría de los hornos
microondas modernos.
COMPONENTES QUIMICOS DE RESISTENCIAS
Convencionalmente, se han dividido los componentes
electrónicos en dos grandes grupos: componentes activos y componentes
pasivos, dependiendo de si éste introduce energía adicional al
circuito del
cual forma parte. Componentes pasivos son las resistencias,
condensadores, bobinas, y activos son los transistores, valvulas termoiónicas,
diodos y otros semiconductores.
Por su composición, podemos distinguir varios tipos de resistencias
De hilo
bobinado (wirewound)
Carbón prensado (carbon composition)
Película de carbón (carbon film)
Película óxido metalico (metal oxide film)
Película metalica (metal film)
Metal vidriado (metal glaze)