Semiconductores
Imagina que controlas un río importante que la gente usa para enviar varias cosas. Algo así como el Canal de Panamá, pero aún más impresionante e importante: la supercarretera del agua. Ahora, como persona a cargo de esta vía fluvial, debe poder controlar qué barcos pueden ir a dónde para evitar que choquen. Esto significa controlar la corriente, la dirección del flujo para que las cosas vayan donde las necesita. Esta misma idea se puede aplicar a la electrónica. Cuando se trabaja con sistemas complejos de corrientes, es muy útil poder controlar la dirección y la fuerza de varias corrientes eléctricas.
Algunas de las herramientas más importantes para esto son los semiconductores , generalmente sólidos cristalinos con características eléctricas específicas. Básicamente, en electrónica, los semiconductores son dispositivos hechos de un material específico que lo ayudan a controlar las corrientes, similar a cómo se usa una presa, un depósito o una esclusa para controlar las vías fluviales. Todo es parte de un sistema más grande para ayudarlo a controlar las corrientes porque no siempre puede seguir la corriente.
Propiedades de los semiconductores
Entonces, veamos nuestros materiales semiconductores un poco más de cerca. ¿Qué los hace tan especiales? La respuesta está en su resistencia , o el grado de dificultad para pasar una corriente eléctrica a través de un material. Ahora los semiconductores reducen su resistencia a medida que aumenta su temperatura. Eso es importante. ¿Alguna vez ha tocado un dispositivo electrónico que ha estado funcionando durante un tiempo? Hace calor, ¿verdad? La electricidad es energía, lo que significa que genera calor. Todos sabemos que el metal conduce bien la electricidad, pero a medida que aumenta la temperatura del metal, también lo hace su resistencia. Es por eso que los semiconductores son tan buenos: cuanto más se calientan, menos resistentes son y mejor conducen la electricidad.
Pero eso no es lo único bueno de ellos. Se pueden agregar impurezas a las estructuras cristalinas de un semiconductor para bloquear, redirigir o cambiar intencionalmente la dirección de las corrientes eléctricas. Entonces, los semiconductores le brindan mucho control sobre cómo pasa la electricidad a través de un sistema.
El material semiconductor más utilizado en la electrónica moderna es el silicio , que no solo es abundante y fácil de procesar, sino que también es resistente y conduce la electricidad de forma muy controlada.
¿Qué son los Materiales Semiconductores?
Transistores
Ahora que sabemos qué son los semiconductores, ¿cómo los usamos realmente? Uno de los principales usos de los semiconductores es hacer transistores , semiconductores que se utilizan para controlar o amplificar corrientes eléctricas. Básicamente, un transistor es un interruptor que está controlado por una señal eléctrica. Cuando se enciende el transistor, la corriente fluye libremente. Cuando se apaga, la corriente se detiene. Los transistores también se pueden abrir un poco para que la corriente se reduzca o amplifique para aumentar la salida de señales eléctricas.
Desarrollados en 1947 por los físicos estadounidenses John Bardeen, Walter Brattain y William Shockley, estos pequeños dispositivos se encuentran entre los inventos importantes del siglo XX. Se utilizan en prácticamente todos los dispositivos electrónicos del mundo moderno y son la razón por la que cosas como computadoras e incluso radios pueden hacerse tan pequeñas.
En general, los transistores funcionan controlando el flujo eléctrico a través de tres terminales diferentes. Uno es la base ; este es el interruptor que controla la corriente eléctrica que fluye entre los otros dos, que se denominan colector y emisor. Los transistores permiten un control más complejo de los sistemas electrónicos al regular cuándo y cuánta corriente eléctrica fluye en ciertos puntos.
Diodos
Los transistores son excelentes, pero no son el único semiconductor que podemos usar para controlar las corrientes eléctricas. Otro es el diodo , un semiconductor que solo permite el movimiento de una corriente en una sola dirección. ¿Sabes que las tuberías principales de agua tienen válvulas de presión que solo dejan pasar el agua en una dirección? ¡La misma idea! Los diodos tienen dos extremos; un ánodo , que recibe voltajes positivos y un cátodo , para voltajes negativos.
El diodo se coloca en un circuito para que el ánodo reciba una señal cargada positivamente; así es como funciona esto. Mientras la corriente que fluye a través del diodo tenga un voltaje positivo, permanecerá abierto. Sin embargo, si el voltaje se invierte y se vuelve negativo, el diodo se apagará y evitará que la corriente negativa fluya hacia atrás. El símbolo de esto es una flecha contra una línea vertical, aunque irónicamente, la corriente fluye en la dirección opuesta a la flecha. Pero con dispositivos como este, podemos controlar nuestros sistemas electrónicos; sin ellos, estaríamos literalmente luchando contra la corriente.
¿Cuáles son las Propiedades de la Materia?
Resumen de la lección
En electrónica, se utilizan diferentes materiales para diferentes propósitos. Un tipo importante de material es el semiconductor , un sólido generalmente cristalino que disminuye su resistencia a medida que aumenta la temperatura. El material semiconductor más común es el silicio y los dispositivos hechos para controlar señales eléctricas también se denominan semiconductores. Uno grande es un transistor , un semiconductor que se usa para controlar o amplificar corrientes eléctricas.
Hay tres terminales principales en un transistor, el más importante es la base , que es básicamente un interruptor que controla el flujo de corrientes eléctricas a través del emisor y el colector. Otro dispositivo semiconductor muy importante es el diodo , un semiconductor que solo permite el movimiento de una corriente en una única dirección. Los diodos permiten que un voltaje positivo pase a través del ánodo, pero bloquearán los voltajes negativos, manteniendo una sola dirección del flujo eléctrico. Controlar un sistema electrónico, como controlar una vía fluvial importante, es todo un equilibrio de controlar las corrientes para que todo vaya con la corriente.
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