HISTORIA DE LOS BULBOS

BULBOS

Los bulbos llamados así por ser unos tubos al vacío, estos dispositivos electrónicos consisten en una cápsula de vacío de acero o de vidrio, con dos o más electrodos entre los cuales pueden moverse libremente los electrones. Fue desarrollado por el físico inglés John Ambrose Fleming. Contiene dos electrodos:

• el cátodo,

• el ánodo, una placa que es el elemento colector de electrones y

• un filamento caliente o un pequeño tubo de metal caliente que emite electrones a través de emisión termoiónica.

En los diodos, los electrones emitidos por el cátodo son atraídos por la placa sólo cuando ésta es positiva con respecto al cátodo. Cuando la placa está cargada negativamente, no circula corriente por el tubo. Si se aplica un potencial alterno a la placa, la corriente pasará por el tubo solamente durante la mitad positiva del ciclo, actuando así como rectificador. Los diodos se usan en la rectificación de corriente alterna. La introducción de un tercer electrodo, llamado rejilla, que esta interpuesto entre el cátodo y el ánodo, forma un triodo, que ha sido durante muchos años el tubo base utilizado para la amplificación de corriente. El triodo fue inventado por el ingeniero estadounidense Lee De Forest en 1906. La rejilla es normalmente una red de cable fino que rodea al cátodo y su función es controlar el flujo de corriente.

Al alcanzar un potencial negativo determinado, la rejilla impide el flujo de electrones entre el cátodo y el ánodo. Con potenciales negativos más bajos el flujo de electrones depende del potencial de la rejilla. La capacidad de amplificación del triodo depende de los pequeños cambios de voltaje entre la rejilla y el cátodo, que a su vez causan grandes cambios en el número de electrones que alcanzan el ánodo. Con el paso del tiempo se han desarrollado tubos más complejos con rejillas adicionales que proporcionan mayor amplificación y realizan funciones específicas. Los tetrodos disponen de una rejilla adicional, próxima al ánodo, que forma una barrera electrostática entre el ánodo y la rejilla.De esta forma previene la realimentación de la misma en aplicaciones de alta frecuencia. El pentodo dispone de tres rejillas entre el cátodo y el ánodo; la tercera rejilla, la más próxima al ánodo, refleja los electrones emitidos por el ánodo calentado por los impactos electrónicos cuando la corriente de electrones en el tubo es elevada. Los tubos con más rejillas, denominados hexodos, heptodos y octodos, se usan como convertidores y mezcladores de frecuencias en receptores de radio.

La corriente de electrones que se mueven del filamento a la placa puede controlarse con un voltaje o potencial que se aplique a la reja. Un potencial de la reja, variable y débil, puede transformarse en una variación del flujo de electrones que lleve asociada mucho más energía, o sea que el triodo es un amplificador de la señal aplicada a la reja. Si la reja la hacemos negativa respecto al cátodo, rechazará a los electrones que salen del filamento caliente y no los dejará pasar. Al ir aumentando el voltaje de la reja irá aumentando la corriente de electrones. La evolución del triodo, a partir del foco de Edison y del rectificador de Fleming.

(a) El filamento de Edison produce una nube de electrones.

(b) El rectificador de Fleming permite el paso de los electrones del filamento a la placa.

(c) Una señal de poca energía, aplicada a la reja del triodo, permite el paso, como si fuera una llave, de una corriente variable de electrones similar a una señal aplicada, pero con mucha energía.

SEMICONDUCTORES

Para empezar definiremos lo que es un semiconductor, esto es un elemento que se comporta como conductor o como aislante dependiendo del campo eléctrico en el que se encuentre.

Para comprender el funcionamiento de los diodos, los transistores y de los circuitos integrados es necesario conocer y saber que los materiales semiconductores no se comportan ni como conductores ni como aislantes, sino que estos tienen electrones libres. Por esta razón el cobre es un buen conductor y será explicado en la siguiente figura.

ATOMO DE COBRE (CU)

29 PROTONES - 28 ELECTRONES = 1 ULTIMO ELECTRON DE VALENCIA QUE SE ENCUENTRA EN EL ULTIMO ORBITAL LLAMADO BANDA DE VALENCIA, ESTO PROVOCA QUE EL COBRE SEA UN BUEN CONDUCTOR.

Entendemos que otra forma de aumentar la conductividad de un material semiconductor es mediante el dopaje (proceso intencional de agregar impurezas en un semiconductor extremadamente puro también referido como intrínseco con el fin de cambiar sus propiedades eléctricas), esto quiere decir que entre menos dopado se encuentre el semiconductor tiene la resistencia alta por lo que existe una oposición de electrones y viceversa cuando esta mas dopado existe menos resistencias y hay mayor flujo de electrones.

Dependiendo del tipo de impureza con el que se dope al semiconductor puro o intrínseco aparecen dos clases de semiconductores.

• Semiconductor tipo P

• Semiconductor tipo N

Semiconductor Tipo N

Este tipo de semiconductor se basa en la obtención de electrones libres, un ejemplo seria el enlace covalente de átomos de germanio (que como sabemos tiene 4 electrones en su capa exterior) por un átomo de otro elemento que contenga cinco electrones en su capa exterior, resulta que cuatro de esos electrones sirven para enlazarse con el resto de los átomos de la red y el quinto queda libre.

Semiconductor Tipo P

Este tipo de semiconductor se basa en la obtención de huecos, un ejemplo seria el enlace covalente de átomos de germanio, obsérvese que cada átomo comparte

cada uno de sus electrones con otros cuatro átomos, sustituimos uno de sus átomos (que como sabemos tiene 4 electrones en su capa exterior) por un átomo de otro elemento que contenga tres electrones en su capa exterior, resulta que estos tres electrones llenarán los huecos que dejaron los electrones del átomo de silicio que extrajimos , pero como son cuatro, quedará un hueco por ocupar. Ósea que ahora la sustitución de un átomo por otros provoca la aparición de huecos en el cristal de silicio. Por tanto ahora los "portadores mayoritarios" serán los huecos y los electrones los portadores minoritarios.

CMOS

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