Caracteristicas De Un Diodo Y Mosfet

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E lectrónica Digital

T 1 SEMICONDUCTORES, UNIÓN PN Y TRANSISTORES MOS
T1.1. Semiconductores
T1.2. Unión PN
T1.3. Transistor MOS
La electrónica se dedica a manejar información y para ello utiliza dispositivos que
aprovechan las propiedades de los electrones. Los primeros dispositivos electrónicos fueron
las válvulas, derivadas del triodo de Lee de Forest; pero la electrónica actualno es una
electrónica de válvulas sino una electrónica de transistores.
El transistor es el punto de partida y, a la vez, el impulsor de un continuado proceso de
miniaturización de la electrónica que, a través de los circuitos integrados y de su
complejidad cada vez mayor, llega hasta nuestros días.
Los transistores provienen de la utilización eficiente de los semiconductores y, enparticular, de estructuras conformadas por zonas semiconductoras de distinto signo: P y N.
Este capítulo presenta en forma conceptual y muy simplificada los fundamentos del
comportamiento de los semiconductores, sus dos tipos P y N y la unión entre ambos, hasta
llegar a los transistores MOS como interruptores digitales.
Un semiconductor conduce (más bien poco) gracias a los pares electrón-hueco que seforman cuando, por efecto de la temperatura, un electrón deja libre un enlace de valencia
(«hueco»); pero el número de pares electrón-hueco a temperatura ambiente es insignificante
y la resistencia de un semiconductor puro es muy alta.
Ahora bien, la adición de impurezas formadas por átomos de fósforo (con electrones de
más, tipo N) o de boro (deficitario de electrones y, por ello, generadorde huecos, tipo P)
permite aumentar drásticamente la disponibilidad de portadores y lleva al semiconductor a
conducir en forma «intermedia» (semi-conduce).
Por su parte, la unión de un semiconductor P y de otro N presenta propiedades no
lineales, configurando un discriminador de polaridad: si le llega una señal con parte
positiva y parte negativa «deja pasar» solamente una de laspolaridades, según el sentido
en que se encuentre conectada. Además, la unión PN en polaridad inversa constituye un
excelente aislante (para separar zonas de difusión del substrato que las contiene).
El transistor NMOS aprovecha el efecto capacitivo de una placa (Puerta) para
generar un canal conductor entre dos zonas de difusión de tipo N (Fuente y Drenaje, que
ofician simplemente como contactos). Deesta forma configura un interruptor que conduce
cuando la tensión de puerta es positiva y no lo hace si dicha tensión es nula; las
características de este interruptor (cuasi-ideal) lo hacen un magnífico candidato para el
álgebra de conmutadores que da origen a la electrónica digital.

Tomás Pollán Santamaría. Tecnología Electrónica. E.U.I.T.I.Z. Universidad de Zaragoza. tpollan@posta.unizar.esT .1. Semiconductores
Los metales son materiales conductores de la electricidad debido a que en su
estructura cristalina disponen de electrones libres que se mueven por efecto del campo
eléctrico cuando se aplica una diferencia de potencial (una tensión eléctrica). La
diferencia de potencial eléctrico acelera a los electrones en la dirección del campo
eléctrico (aunque en sentidocontrario al mismo, ya que su carga eléctrica es negativa);
pero en este movimiento de avance los electrones chocan con los átomos de la red
cristalina que conforma el metal y la pérdida de energía en tales choques determina un
movimiento no acelerado con una velocidad promedio proporcional a la intensidad del
campo.
Como materiales conductores que son, la resistencia eléctrica de los metales es muybaja; un hilo de cobre de 1 metro de longitud y 1 mm2 de sección, a temperatura
ambiente, presenta una resistencia de unos 20 mΩ.
Al aumentar la temperatura, aumenta también el movimiento desordenado de los
electrones debido a su agitación térmica y, con ello, aumentan los choques con los
núcleos de la red cristalina y la mayor pérdida de energía determina una disminución de
la velocidad...