domingo, 21 de marzo de 2010

Bipolar Junction Transistors (BJTs):



This section will, in no way, tell you everything about transistors. It will just give you a general idea what transistors are and how they may be used in car audio. The two main types of transistors are bipolar transistors and field effect transistors.
A bipolar transistor uses a small current to control a larger current, a little like a relay. Bipolar transistors generally have 3 terminals. The control terminal is called the base. The other 2 terminals are known as the emitter and the collector and they carry virtually all of the current flowing through the transistor. There are 2 basic configurations of bipolar transistors, one is an 'NPN' the other is a 'PNP'. The two are very similar. The biggest difference is the direction of current flow through the collector and emitter. For now we will mainly discuss the NPN transistor.
Current Control:
OK, I said that a transistor is sorta like a relay. Remember that you have to have a certain amount of voltage across the coil of a relay for the relay to engage. A transistor needs to have a small amount of voltage difference between the base and the emitter. The required voltage is usually about .6 volts. On an NPN transistor, the base must have a positive voltage with respect to the emitter. Look at the diagram below. It shows the schematic symbol for an NPN bipolar transistor (left) and a PNP bipolar transistor. Note the names of the individual terminals.

One problem faced by installers is the need to reliably switch a relay when the switching output from the control device is less than the 12 volts needed to actuate the relay. In the first diagram, you can see that the voltage applied to the resistor is 0v D.C. and the relay contacts are not closed. In the next diagram, you will see that 12 volts D.C. is applied to the resistor and the relay contacts are closed (because the transistor is now conducting current).
You no doubt noticed the resistor connected to the base of the transistor. This is to prevent damage to the transistor. If the voltage applied to the base is greater than approximately .6 volts (with respect to the emitter) the transistor may be damaged. Think of it like this... (I know my analogies ARE lame, but they will help some people) If you were turning a light switch on with the blade on the front of a bulldozer (don't try this at home, kids), you would have to be very precise in positioning the blade to prevent damaging the switch. If you connected the switch to the dozer blade with a rubber band, the dozer blade could still turn on the switch and the blade could go as high as physically possible without destroying the switch. Now, what if the rubber band is too strong or too weak? The switch might still be destroyed if the rubber band was too strong or, if the rubber band is too weak, the switch may not be switched 'on' at all (even at the highest position of the dozer blade). The same is true with the transistor. If a resistor with a low resistance is connected in series with the base and a high voltage is applied to the resistor, the transistor may still be destroyed. If the resistor has a very high resistance and a voltage is applied to it, the transistor may not be fully turned on. If a transistor is only partially turned on, it means that there will be a voltage drop between the collector and the emitter of the transistor and the transistor may become hot.
If a transistor is connected as shown in the previous diagram, there will be a voltage drop across it because the transistor cannot be turned 'on' enough to have absolutely no voltage across it while current is flowing through it. Since there is a voltage drop across the transistor and current flowing through it, there will be power dissipation in the form of heat. The amount of heat produced is determined by the power dissipation. If the transistor is not mounted to a heat sink, it may be destroyed by the heat.
Diodo Varicap

El diodo de capacidad variable o Varactor (Varicap) es un tipo de diodo que basa su funcionamiento en el fenómeno que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unión PN varíe en función de la tensión inversa aplicada entre sus extremos. Al aumentar dicha tensión, aumenta la anchura de esa barrera, disminuyendo así la capacidad del diodo. De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensión. Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500 pF. La tensión inversa mínima tiene que ser de 1 V.
La aplicación de estos diodos se encuentra, sobre todo, en la sintonía de TV, modulación de frecuencia en transmisiones de FM y radio y en los osciladores controlados por voltaje (oscilador controlado por tensión).
En tecnología de microondas se pueden utilizar como limitadores: al aumentar la tensión en el diodo, su capacidad varía, modificando la impedancia que presenta y desadaptando el circuito, de modo que refleja la potencia incidente.
Diodo Schottky

El diodo Schottky o diodo de barrera Schottky, llamado así en honor del físico alemán Walter H. Schottky, es un dispositivo semiconductor que proporciona conmutaciones muy rápidas entre los estados de conducción directa e inversa (menos de 1ns en dipositivos pequeños de 5 mm de diámetro) y muy bajas tensiones umbral (también conocidas como tensiones de codo, aunque en inglés se refieren a ella como "knee", o sea, de rodilla). La tensión de codo es la diferencia de potencial mínima necesaria para que el diodo actúe como conductor en lugar de circuito abierto; esto, claro, dejando de lado la región Zener, que es cuando más bien existe una diferencia de potencial lo suficientemente negativa para que -a pesar de estar polarizado en contra del flujo de corriente- éste opere de igual forma como lo haría regularmente.
A frecuencias bajas un diodo normal puede conmutar fácilmente cuando la polarización cambia de directa a inversa, pero a medida que aumenta la frecuencia el tiempo de conmutación puede llegar a ser muy bajo, poniendo en peligro el dispositivo.
El diodo Schottky está constituido por una unión metal-semiconductor (barrera Schottky), en lugar de la unión convencional semiconductor P - semiconductor N utilizada por los diodos normales.
Así se dice que el diodo Schottky es un dispositivo semiconductor "portador mayoritario". Esto significa que, si el cuerpo semiconductor está dopado con impurezas tipo N, solamente los portadores tipo N (electrones móviles) desempeñarán un papel significativo en la operación del diodo y no se realizará la recombinación aleatoria y lenta de portadores tipo N y P que tiene lugar en los diodos rectificadores normales, con lo que la operación del dispositivo será mucho más rápida.
Diodo Gunn
Es una forma de diodo usado en la electrónica de alta frecuencia. A diferencia de los diodos ordinarios construidos con regiones de dopaje P o N, solamente tiene regiones del tipo N, razón por lo que impropiamente se le conoce como diodo. Existen en este dispositivo tres regiones; dos de ellas tienen regiones tipo N fuertemente dopadas y una delgada región intermedia de material ligeramente dopado. Cuando se aplica un voltaje determinado a través de sus terminales, en la zona intermedia el gradiente eléctrico es mayor que en los extremos. Eventualmente esta zona empieza a conducir esto significa que este diodo presenta una zona de resistencia negativa.
La frecuencia de la oscilación obtenida a partir de este efecto, es determinada parcialmente por las propiedades de la capa o zona intermedia del diodo, pero también puede ser ajustada exteriormente. Los diodos Gunn son usados para construir osciladores en el rango de frecuencias comprendido entre los 10 Gigahertz y frecuencias aún más altas (hasta Terahertz). Este diodo se usa en combinación con circuitos resonantes construidos con guías de ondas, cavidades coaxiales y resonadores YIG (monocristal de granate Itrio y hierro, Yttrium Iron Garnet por sus siglas en inglés) y la sintonización es realizada mediante ajustes mecánicos, excepto en el caso de los resonadores YIG en los cuales los ajustes son eléctricos.
Los diodos Gunn suelen fabricarse de arseniuro de galio para osciladores de hasta 200 GHz, mientras que los de Nitruro de Galio pueden alcanzar los 3 Terahertz.
El dispositivo recibe su nombre del científico británico, nacido en Egipto, John Battiscombe Gunn quien produjo el primero de estos diodos basado en los cálculos teóricos del profesor y científico británico Cyril Hilsum.
Diodos semiconductores
Es un dispositivo semiconductor que permite el paso de la corriente eléctrica en una única dirección con características similares a un interruptor. De forma simplificada, la curva característica de un diodo (I-V) consta de dos regiones: por debajo de cierta diferencia de potencial, se comporta como un circuito abierto (no conduce), y por encima de ella como un circuito cerrado con una resistencia eléctrica muy pequeña.
Debido a este comportamiento, se les suele denominar rectificadores, ya que son dispositivos capaces de suprimir la parte negativa de cualquier señal, como paso inicial para convertir una corriente alterna en corriente continua. Su principio de funcionamiento está basado en los experimentos de Lee De Forest.
Los primeros diodos eran válvulas grandes en chips o tubos de vacío, también llamadas válvulas termoiónicas constituidas por dos electrodos rodeados de vacío en un tubo de cristal, con un aspecto similar al de las lámparas incandescentes. El invento fue realizado en 1904 por John Ambrose Fleming, de la empresa Marconi, basándose en observaciones realizadas por Thomas Alva Edison.- Al igual que las lámparas incandescentes, los tubos de vacío tienen un filamento (el cátodo) a través del que circula la corriente, calentándolo por efecto Joule. El filamento está tratado con óxido de bario, de modo que al calentarse emite electrones al vacío circundante; electrones que son conducidos electrostáticamente hacia una placa característica corvada por un muelle doble cargada positivamente (el ánodo), produciéndose así la conducción. Evidentemente, si el cátodo no se calienta, no podrá ceder electrones. Por esa razón los circuitos que utilizaban válvulas de vacío requerían un tiempo para que las válvulas se calentaran antes de poder funcionar y las válvulas se quemaban con mucha facilidad.
Un fotodiodo es un semiconductor construido con una unión PN, sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja. Para que su funcionamiento sea correcto se polariza inversamente, con lo que se producirá una cierta circulación de corriente cuando sea excitado por la luz. Debido a su construcción, los fotodiodos se comportan como células fotovoltaicas, es decir, en ausencia de luz exterior generan una tensión muy pequeña con el positivo en el ánodo y el negativo en el cátodo. Esta corriente presente en ausencia de luz recibe el nombre de corriente de oscuridad.