Elementos

de control industrial4. Electrónica Industrial
4.1. Elementos Electrónicos básicos de Control Industrial
4.1.1. Diodo
Antes de pasar a definir el diodo y su utilización en el campo de la electrónica, es importante aprender sus componentes. Conocemos a
los semiconductores como malos conductores de la corriente eléctrica, precisamente por la dificultad a dejarse arrebatar electrones en
virtudde su enlace covalente. Pero, ¿qué ocurre si introducimos entre ellos impurezas en su constitución colocando unos pocos
átomos extraños que tengan 5 electrones de valencia, o bien 3 electrones de valencia? Podemos encontrar elementos de estas
características, tales como el Arsenio (As), el antimonio (Sb), el fósforo (P), los cuales tienen 5 electrones de valencia. Y los de 3
electrones, talescomo el Indio (In), el Galio (Ga) y el aluminio (Al).
Cristal N: Introduciendo unos átomos de Arsenio sobre la estructura atómica del germano, lo cual se llama dopado, la estructura
resultante queda del modo que el átomo de Arsenio se integra dentro de la unión covalente de los átomos de germano, pero el electrón
sobrante ahora no tiene cabida en el sistema, de modo que queda como electrónlibre. Si ahora aplicamos a uno y otro extremo del
material, se establecerá una vía de paso de los electrones desde el polo negativo al positivo, de modo que el cristal se hace conductor.
A este tipo de cristal se le denomina conductor N, y al cristal que lo forma cristal N o de tipo N.
Cristal P: Podemos hacer otra combinación que va a consistir en la introducción de la impureza a base de utilizarunos átomos que
dispongan solamente de 3 electrones de valencia. Si dopamos el material con Indio, por ejemplo, y éste entra a formar parte de la
estructura del cristal, habrá un átomo que tendrá su órbita exterior compartida solamente 7 electrones y ello provocará la inestabilidad
del conjunto, pero en ves de quedarse con un electrón más, queda con alguna parte del cristal hay un hueco quealgún electrón ha de
llenar. Ocurre que por la naturaleza de los átomos, el átomo que tiene el hueco suele quedarse con el electrón más próximo que quede
a su alcance, y que en ese caso el otro átomo se quede sin electrón y a consecuencia de que esta situación se efectúa a gran velocidad,
se podría hablar de un hueco que está constantemente desplazándose por todo el cristal. De esta manera elcristal resulta positivo (de
tipo P) porque si le aplicamos una fuente de alimentación, se establecerá una circulación de huecos del polo positivo al negativo, es
decir, los electrones habrán encontrado la vía de los huecos para atravesar todo el cristal.
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Cuando unimos un cristal P con un cristal N, estamos creado un elemento de enorme importancia en laelectrónica: el Diodo
En efecto: supongamos que tomamos una pieza de germano y dopamos un extremo del mismo con indio, creando unos huecos en las
órbitas de sus electrones exteriores. El extremo opuesto de esta pieza se dopa con Arsenio de modo que se crea un exceso de
electrones, así se forma la parte de cristal P y la parte de cristal N. En la parte central se mantiene el material prácticamente puro,de
modo que se forme una zona que los electrónicos llaman zona de resistencia y también zona agotada (zona Z). Aquí, en las
inmediaciones de las zonas P y N los huecos del germano P han sido ocupados por los electrones libres del germano N, por lo que no
existe en esta parte elementos portadores de carga. La zona Z, por lo tanto, ofrece una elevada resistencia específica, manteniendo el
diodoen reposo.
Sometiendo a pruebas eléctricas veremos su curiosa respuesta, al igual que hemos utilizado el germano para hacer nuestras
experiencias, podemos utilizar el silicio, con lo que nuestra experiencia daría los mismos resultados. Tomemos una fuente de corriente
eléctrica y aplicamos el borne negativo sobre el cristal P y el borne positivo sobre el cristal N. El resultado será una...