Apuntes oposición Escala Básica de policía. Msterias Tecnocientificas

Semiconductores. Nucleos de Energía. Unión de Átomos. Materiales. TIpos de Semiconductores. Diodos. Transistores. Ondas Electromagnéticas

  • Enviado por: Forofacnp
  • Idioma: castellano
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TEMA 1.

MATERIAS TECNO-CIENTIFICAS

LOS SEMICONDUCTORES

1.

* Átomo: unidad más pequeña de un elemento químico.

- partes del átomo. Núcleo: compuesto de neutrones, partículas sin carga y protones, partículas con carga positiva.

- órbitas o niveles electrónicos: donde se sitúan los electrones, con carga negativa.

* El descubrimiento de la distribución del átomo gracias a Rutherfor.

2. Núcleos de energía.

A. Admite como mucho 8 electrones en el último nivel.

B. Cada nivel solo admite un nº de electrones, una vez ocupados pasaría al siguiente nivel.

C. Energía cinética o de movimiento:

- Mayor lejos del núcleo.

- Menor cerca del núcleo.

D. Paso de un nivel a otro:

- De mayor a menor se desprende energía y se denomina fotón o cuanto.

- De menor a mayor se absorbe energía y se denomina fotón o cuanto.

3. Unión de átomos:

A. Bandas de energía: agrupación de niveles de energías similares en valor.

B. Tipos de Bandas básicas:

- Valencia. Engloba a los electrones del último nivel energético.

- Conducción. Engloba a los electrones que tras la unión quedan libres. (los que superan los 8 electrones en la última capa)

- Prohibida. No engloba electrones, se encarga de separar la BV y la BC.

_Nula. Material conductor.

_Elevada. Material aislante.

_ Baja. Semiconductor.

C. El paso de banda elevada de valencia a conducción genera un vacío en la Banda de Valencia llamado “hueco”.

- Hueco se comporta como protón.

- Electrón y hueco se llaman portadores de carga.

- Corriente de electrones opuesta a los huecos.

4. Materiales:

A. Conductor o metal: facilidad en el paso de BV a BC.

B. Semiconductor: facilidad media en pasar de BV a BC.

C. Aislante: imposibilidad de pasar de BV a BC.

5/ Tipos de semiconductores:

  • Intrínseco: número de electrones de la BC coincide con el número de huecos o la BV.

  • Extrínseco.

  • * Por electrones o tipo “N”

    • suma de electrones de la última capa supera los 8 electrones, se generan electrones libres que pasan a la BC.

    • Concentración de electrones mayor a la de huecos.

    • Las sustancias que dan electrones se llaman “donadoras”

    * Por huecos o tipo “P”

    - Suma de electrones de la última capa no superior 8 electrones, se generan huecos en la B.V.

    - Concentración de huecos mayor que de electrones.

    - Las sustancias que dan huecos se llaman “aceptadoras”

    LOS DIODOS

  • Formación: semiconductor tipo “p” más semiconductor tipo “n”. La zona de separación se denomina zona de unión o barrera.

  • Difusión: corriente asociada al paso de electrones del lado “n” (+cercanos a la barrera al lado “p” y huecos del lado “p” (+cercanos a la barrera) al lado “n”.

  • Principales zonas:

  • Transición: zonas en la que se produce la reconvinación, el paso de portadores ha otro lado.

  • Neutra: Zona en la que no se produce movimiento de portadores de un lado a otro.

  • Paso del “n” al “p” provoca la aparición de cargas negativas en el lado “p”, mientras que el paso del lado “p” al “n” provoca la aparición de cargas positivas en el lado “n”.

  • Situación de equilibrio. Momento en el que ya no hay atracción entre ambos lados de la unión, han pasado cierta cantidad de portadores.

  • Barrera potencial. Mediante un potencial de contacto se crea una barrera que impide el paso de portadores de un lado a otro.

  • Para salir de la situación de equilibrio:

  • Polarizar en directa:

    • se alimenta el lado “p” con el terminal + de una batería.

    • Se reduce la barrera potencial. Se volverá a producir la difusión

  • polarizar en inversa:

    • inversa de saturación o de fuga, asociada a la temperatura y despreciable.

  • Fenómeno avalancha:

  • sucede con polarización inversa

  • aumentan los choques y rebotes que provocan pérdida de energía, la energía es absorbida por los electrones, liberándose.

  • Tras muchos choques se genera una avalancha de electrones, los iniciales y los resultados de absorber la energía.

  • Rectificador: permite convertir la coriente alterna que varía su polaridad a contínua que no varía su polaridad.

  • TRANSISTORES

  • Tipos:

  • NPN. Unión de semiconductores ---- N+ P + N

  • PNP. Unión de semiconductores ----- PNP

  • Componentes:

  • Emisor: muy dopado, pasa mayor corriente a la base.

  • Base: muy poco dopado, la base es muy estrecha.

  • Colector: medio dopado, menos dopado que el emisor.

  • Fabricación:

  • Sustrato: base sobre la que se colocan los semiconductores, es de germanio o silicio.

  • Capas: E (Semiconductor) + B (Base) + C (Colector) : NPN , PNP

  • Polarizaciones:

  • Activa: E --- B, directa

  • B----- C, inversa.

    b. Corte: BVE (voltaje que aplicas entre la base y emisor) = 0

    c. Saturación: E --- B = directa

    B---- E= directa Cortocircuito

    ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS

  • Introducción:

  • Definición de radiocomunicación: transmisión y recepción por ondas electromagnéticas.

  • Tipos de ondas: Luz, microondas, rayos X, transmisión por radio, transmisión por tv.

  • Formas de transmisión: cableado (generalmente por fibra óptica), sin cableado (método más generalizado).

  • Comienzo del estudio de las ondas:

  • Maxwell: Demostró teóricamente la existencia de ondas electromagnéticas.

  • Hertz: Demostró físicamente lo de Maxwell. 1888: Las ondas de radio se propagan en el vacío a esta velocidad. C=3x108 metros por segundo.

  • Marconi: elaboró la 1ª radio, conocido como sistema de telegrafía inalámbrica. 1900.

  • Características de las ondas:

  • Definición: Campo eléctrico junto con un campo magnético, ambos variables con el tiempo y perpendiculares entre sí.

  • Tipos: - Polarizada verticalmente: E--- campo eléctrico ---- E

  • B--- campo magnético --- B

    - Polarizada horizontalmente: igual pero al revés.

    - Polarizada circularmente: el campo eléctrico rota circularmente y el magnético linealmente.

    E --- circularmente

    .---- linealmente

  • Parámetros que definen la onda.

  • A. Frecuencia: ∫ = 1/t ---- número de ciclos realizados en un segundo. Su unidad de medida es el herzio. Este parámetro determinará con que onda estamos trabajando. (luz visible, infarrojos…)

    - Espectro electromagnético: rango de frecuencias con las que podemos transmitir y que determinarán el nombre de nuestra onda.

    4. Propiedades ópticas.

    A. Reflexión y refracción:

    B. Atenuación: pérdida de la energía con el cuadrado de la distancia.

    * A mayor distancia recorrida mayor pérdida de energía de la señal.

    * Las leyes de SNELL también provocan el fenómeno de pérdida de energía.

    C. Otros fenómenos.

    * Difracción: la onda choca con un cuerpo con orificios, cada nuevo orificio pasa a convertirse en un generador de ondas.

    * Amortiguación:

    - Tiempo: a más tiempo más distancia más pérdida de energía. Efecto Fading= desvanecimiento, la señal desaparece , afecta más a las altas frecuencias.

    - Choques: afecta principalmente a ondas con baja frecuencia (debido a que su energía es menor)

    - Interferencias: las ondas se cruzan en su recorrido, debido a que presentan características similares.

    a. constructiva: las ondas se suman.

    b. destructiva: las ondas se restan.

    5. Aplicaciones:

    A. Radiotelegrafía: El código Morse (transmisión de impulsos electromagnéticos a través del aire)

    B. Radiotelefonía: Transmisión de voz y sonido a través del aire.

    C. Radiofotografía: transmisión de imágenes por ondas.

    D. Radar: Detección de cuerpos a larga distancia mediante el envío de ondas. La banda reflejada es la que indica la presencia o no del cuerpo.

    Nota: Efecto DOPPLER: fenómeno aplicable a las ondas y asociado a la variación de la longitud de onda emitida y/o recibida por un objeto en movimiento. Ej. Sonido de la ambulancia. La frecuencia de onda es mayor (cuando la fuente se acerca), y menor (sonido grave), cuando la fuente se aleja.

    TRANSMISIÓN

  • Información:

    • Naturaleza eléctrica y no eléctrica.

    • Mayoría de los dispositivos trabajan con señales eléctricas. Si es señal no eléctrica se transmite por fibra óptica.

  • Elementos que intervienen en el emisor.

  • Transductor de entrada. IN.

    • Definición: convierte señal no eléctrica en eléctrica.

    • Señal de salida llamada banda base. Es de baja frecuencia (baja energía) lo que implica que sea susceptible al ruido y a la atenuación.

  • Transmisor.

    • Definición. Bloque de dispositivos que adecuan la señal al medio de transmisión.

    • Elementos que lo constituyen.

      • Oscilador: genera una señal de alta frecuencia (alta potencia) sin información. La señal de salida se llama señal base o portadora.

      • Modulador: añade a la portadora la información recibida del transductor de entrada y la adecua para mejorar su calidad. La señal de salida se llama señal modulada.

      • Acceso múltiple. Permite el acceso de múltiples señales a un mismo medio de transmisión, cada una con una frecuencia distinta.

      • ANTENA. Convierte la señal eléctrica en electromagnética.

      • Elementos que intervienen en el receptor:

        • ANTENA RECEPTORA. Convierte señal electromagnética en eléctrica.

        • FILTRO. Extrae la frecuencia deseada del conjunto de frecuencias recibidas.

        • DISPOSITIVO DEMODULADOR. Extrae la información contenida en la señal.

        • TRANSDUCTOR DE SALIDA. Convierte señal eléctrica en otra no eléctrica.

      • Amplificadores.

        • Definición. Dispositivos encargados de aumentar la potencia de la señal para que llegue a su destino.

        • Ubicación. A lo largo del medio de transmisión y/o en el emisor o en el receptor.

        • Si se trata de señal digital suele llamarse REPETIDOR o REGENERADOR.

      • Radio.

        • MICROFONO. Sería el transductor de entrada.

        • ANTENA RADIANTE. Estaba en el emisor.

        • ALTAVOZ. Transductor de salida.

        Nota: amplificadores en el emisor y receptor.

        MODULACIONES

      • Definición. Proceso por el cuál incorporamos información a la señal portadora (la que procede del oscilador).

      • Formas de poder modular.

        • Modulación en amplitud. AM. Varía la amplitud de la portadora en función del dato a transmitir. La señal resultante es simétrica.

          • Si no se transmite la portadora se llama modulación doble banda lateral.

          • Si solo se transmite la mitad superior de la señal se llama modulación banda lateral única.

          • Si se transmite la mitad superior y parte de la inferior, caso de la televisión, se llama modulación banda vestigial.

        • Modulación en frecuencia. FM.

        - Varía la frecuencia de la portadora en función del dato a transmitir.

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