Fundamentos de la Unión P-N

¿Qué es la región de agotamiento en una unión P-N? Cuando se ponen en contacto los semiconductores tipo P y N, los portadores mayoritarios de cada zona difunden hacia el lado opuesto, dejando una zona alrededor de la unión con acumulación de carga fija (iones donadores e impurezas aceptoras ionizadas) y sin portadores libres. Esta zona se denomina región de agotamiento o de deplexión, y genera un campo eléctrico interno que se opone a la difusión. La diferencia de potencial resultante se conoce como potencial de contacto V_γ.

Polarización de Diodos

¿Cuál es la diferencia entre polarización directa e inversa de un diodo?

• En polarización directa (tensión aplicada en sentido contrario al potencial de contacto), la barrera interna se reduce, los portadores mayoritarios fluyen a través de la unión y circula una corriente apreciable.
• En polarización inversa, la barrera aumenta, los portadores mayoritarios son repelidos de la unión y únicamente circula la pequeña corriente de saturación inversa I_S, debida a portadores minoritarios generados térmicamente.

Ecuación de Shockley

Escribe y explica la ecuación de Shockley del diodo: I = I_S(e^V_D/(ηV_T) – 1). Donde:

• I_S: Corriente inversa de saturación.
• V_D: Tensión aplicada al diodo.
• η: Factor de idealidad (≈ 1 para Ge, ≈ 2 para Si).
• V_T = kT/q: Tensión térmica (≈ 26 mV a temperatura ambiente).

Para V_D positivo y grande, la exponencial domina y la corriente crece rápidamente; para V_D negativo, la corriente tiende a −I_S.

Aplicaciones de los Diodos

Diodo Zener

¿Qué es un diodo Zener y en qué zona de la curva I-V trabaja? El diodo Zener es un diodo diseñado para operar en la región de ruptura en polarización inversa, manteniendo una tensión prácticamente constante V_Z a pesar de las variaciones de corriente. Su resistencia en esa zona es muy baja (R_Z ≈ 0). Se utiliza principalmente como regulador o estabilizador de tensión en fuentes de alimentación.

Circuitos Limitadores

¿Cuál es la función de un circuito limitador de tensión con diodos? Un circuito limitador recorta la señal de salida cuando la señal de entrada supera un determinado umbral V_U. Mientras v_I < V_d, el diodo no conduce y v_O = v_I; cuando v_I ≥ V_d, el diodo conduce y v_O = V_d. Combinando dos diodos en paralelo se obtiene un limitador bilateral.

Rectificadores y Rizado

¿Qué es el rizado en un rectificador con filtro capacitivo y de qué depende? El rizado ΔV_O es la variación de tensión de salida producida durante la descarga del condensador. Para un rectificador de onda completa, la frecuencia efectiva se duplica, reduciendo el rizado a la mitad.

¿Qué diferencia hay entre un rectificador de media onda y uno de onda completa en puente? El de media onda usa 1 diodo y aprovecha un semiciclo; el puente de diodos emplea 4 diodos, rectifica ambos semiciclos, dobla la tensión media y reduce el rizado.

Transistores Bipolares (BJT)

Modos de Operación

¿Cuáles son los cuatro modos de operación del BJT?

• Activo directo: Unión emisor-base en directa, colector-base en inversa. Uso como amplificador.
• Saturación: Ambas uniones en directa. Actúa como interruptor cerrado (ON).
• Corte: Ambas uniones en inversa. Actúa como interruptor abierto (OFF).
• Activo inverso: Unión emisor-base en inversa, colector-base en directa. Ganancia reducida.

Parámetros y Efectos

Define los parámetros α y β del transistor bipolar: α es la ganancia en base común (fracción de corriente de emisor que llega al colector) y β es la ganancia en emisor común (relación entre corriente de colector y base). β es grande (50–300) debido al diseño estrecho de la base.

¿Qué es el»efecto transisto»? Es el fenómeno por el cual una unión polarizada en inversa (colector-base) recoge portadores inyectados desde una unión cercana en directa (emisor-base), permitiendo la acción amplificadora.

¿Qué es el Efecto Early? Es la modulación de la anchura de base al aumentar la tensión inversa en la unión colector-base, lo que provoca una pendiente positiva en las curvas de salida.

Análisis de Amplificadores

¿Cuáles son las dos fases del análisis de una etapa amplificadora con BJT?

1. Análisis en continua (DC): Se obtiene el punto de polarización Q.
2. Análisis en pequeña señal (AC): Se calculan ganancia, impedancias y se utiliza el modelo híbrido π.

Comparativa de configuraciones:

• Emisor común: Alta ganancia de tensión, desfase 180°.
• Colector común (Seguidor de emisor): Ganancia ≈ 1, alta impedancia de entrada, adaptador de impedancias.
• Base común: Alta ganancia de tensión, sin desfase, alta frecuencia.

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