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Composicion quimica de elementos electronicos - composicion quimica del diodo, composicion quimica de un diodo laser de estado sólido, estructura interna



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)


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