Elcetronica
Páginas: 31 (7628 palabras)
Publicado: 17 de octubre de 2010
U n i d a d I
1 Teoría de los Semiconductores
La Ingeniería Electrónica surgió en la transición del siglo XIX al siglo XX debido a la necesidad de resolver problemas que para entonces la Ingeniería Eléctrica con sus conceptos y recursos no era capaz de resolver. Hasta ese momento los materiales que se conocían para aislar las cargas eléctricas y para transferirlas eran los aisladores ylos conductores que actualmente utilizamos, el concepto de semiconductor no había sido aún desarrollado, sin embargo hacia finales del siglo XIX Tomas Alva Edison y otros inventores realizaron intentos por conducir la corriente eléctrica a través de recipientes al vacío o con gases que se ionizaran al recibir un alto voltaje, esto dio lugar a los primeros principios para regular el flujo decargas eléctricas a través de este tipo de medios.
El primer dispositivo electrónico fue desarrollado por el ingeniero inglés John Ambrose Fleming, quien hacia el año de 1904 inventó la válvula termoiónica conocida como diodo cuya principal aplicación fue la rectificación de señales de corriente alterna. Fue hasta el año de 1906 en que el físico inventor Lee de Forest incorporó un nuevo electrodo ala válvula de Fleming para poder controlar el flujo de carga a través de este dispositivo, al cual le puso el nombre de tríodo o válvula audión.
La era de los semiconductores surge hacia finales de la década de 1940, cuando, en un afán por obtener una mejor eficiencia y reducción en el tamaño de los elementos electrónicos, el equipo de investigadores de los Laboratorios Bell compuesto porBardeen, Brattain y Shockley desarrollaron el primer transistor de estado sólido en 1951 logrando por ello el premio nobel en física hacia 1956.
Para dar inicio al estudio de los semiconductores es conveniente ubicarlos dentro de un contexto en el que los materiales se clasifiquen en función de su capacidad para conducir la corriente eléctrica, y analizar la forma en la que se lleva a cabo dichaconducción en cada uno de ellos. A continuación se presenta esta clasificación y algunos de los materiales más comunes que pertenecen a cada grupo.
1.1 Aisladores
Los aisladores son materiales que debido a su estructura atómica no permiten el flujo de cargas eléctricas a través de ellos ya que la densidad de electrones libres por metro cúbico con que cuentan, es tan pobre que resulta muydifícil hacer circular intensidades de corriente eléctrica significativas. La razón por la cual esto ocurre obedece a que la última orbita de electrones de los átomos del material se encuentra completa ligando estrechamente a estos electrones a su núcleo. La resistividad típica de de estos materiales es muy alta (ρ ≈1012Ωm) siendo algunos de los más utilizados: El vidrio, porcelana, plásticos,teflón, papel, vacío, mica, mylar, policarbonato, aceites dieléctricos, nomex, SiO2, agua desmineralizada etc.
Una medida de la capacidad de aislamiento que tienen estos materiales es su rigidez dieléctrica, la cual establece la cantidad de Kilovolts por unidad de longitud que se requiere para hacer circular una corriente eléctrica a través de ellos. Un ejemplo de esto son los 3 KV/mmnecesarios para el aire seco o los 20 KV/mm para aceites dieléctricos utilizados en transformadores. Los aisladores son materiales muy importantes en la transmisión de la energía eléctrica, ya que para poder transportar una gran cantidad de esta forma de energía, es más económico elevar los niveles de tensión al orden de centenas de Kilovolt, que enviarla como una gran intensidad de corriente,requiriéndose para ello separar las líneas de transmisión mediante aisladores de vidrio o porcelana. Por otra parte, en el campo de las máquinas eléctricas se utilizan diversos tipos de películas plásticas como el mylar, el nomex o papeles para aislar los conductores que se utilizan en los embobinados de motores y transformadores. Finalmente, en la industria electrónica el material más utilizado para...
1 Teoría de los Semiconductores
La Ingeniería Electrónica surgió en la transición del siglo XIX al siglo XX debido a la necesidad de resolver problemas que para entonces la Ingeniería Eléctrica con sus conceptos y recursos no era capaz de resolver. Hasta ese momento los materiales que se conocían para aislar las cargas eléctricas y para transferirlas eran los aisladores ylos conductores que actualmente utilizamos, el concepto de semiconductor no había sido aún desarrollado, sin embargo hacia finales del siglo XIX Tomas Alva Edison y otros inventores realizaron intentos por conducir la corriente eléctrica a través de recipientes al vacío o con gases que se ionizaran al recibir un alto voltaje, esto dio lugar a los primeros principios para regular el flujo decargas eléctricas a través de este tipo de medios.
El primer dispositivo electrónico fue desarrollado por el ingeniero inglés John Ambrose Fleming, quien hacia el año de 1904 inventó la válvula termoiónica conocida como diodo cuya principal aplicación fue la rectificación de señales de corriente alterna. Fue hasta el año de 1906 en que el físico inventor Lee de Forest incorporó un nuevo electrodo ala válvula de Fleming para poder controlar el flujo de carga a través de este dispositivo, al cual le puso el nombre de tríodo o válvula audión.
La era de los semiconductores surge hacia finales de la década de 1940, cuando, en un afán por obtener una mejor eficiencia y reducción en el tamaño de los elementos electrónicos, el equipo de investigadores de los Laboratorios Bell compuesto porBardeen, Brattain y Shockley desarrollaron el primer transistor de estado sólido en 1951 logrando por ello el premio nobel en física hacia 1956.
Para dar inicio al estudio de los semiconductores es conveniente ubicarlos dentro de un contexto en el que los materiales se clasifiquen en función de su capacidad para conducir la corriente eléctrica, y analizar la forma en la que se lleva a cabo dichaconducción en cada uno de ellos. A continuación se presenta esta clasificación y algunos de los materiales más comunes que pertenecen a cada grupo.
1.1 Aisladores
Los aisladores son materiales que debido a su estructura atómica no permiten el flujo de cargas eléctricas a través de ellos ya que la densidad de electrones libres por metro cúbico con que cuentan, es tan pobre que resulta muydifícil hacer circular intensidades de corriente eléctrica significativas. La razón por la cual esto ocurre obedece a que la última orbita de electrones de los átomos del material se encuentra completa ligando estrechamente a estos electrones a su núcleo. La resistividad típica de de estos materiales es muy alta (ρ ≈1012Ωm) siendo algunos de los más utilizados: El vidrio, porcelana, plásticos,teflón, papel, vacío, mica, mylar, policarbonato, aceites dieléctricos, nomex, SiO2, agua desmineralizada etc.
Una medida de la capacidad de aislamiento que tienen estos materiales es su rigidez dieléctrica, la cual establece la cantidad de Kilovolts por unidad de longitud que se requiere para hacer circular una corriente eléctrica a través de ellos. Un ejemplo de esto son los 3 KV/mmnecesarios para el aire seco o los 20 KV/mm para aceites dieléctricos utilizados en transformadores. Los aisladores son materiales muy importantes en la transmisión de la energía eléctrica, ya que para poder transportar una gran cantidad de esta forma de energía, es más económico elevar los niveles de tensión al orden de centenas de Kilovolt, que enviarla como una gran intensidad de corriente,requiriéndose para ello separar las líneas de transmisión mediante aisladores de vidrio o porcelana. Por otra parte, en el campo de las máquinas eléctricas se utilizan diversos tipos de películas plásticas como el mylar, el nomex o papeles para aislar los conductores que se utilizan en los embobinados de motores y transformadores. Finalmente, en la industria electrónica el material más utilizado para...
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