Hispanopedia WikiUn antifusible es un dispositivo eléctrico que realiza la función opuesta a la de un fusible . Mientras que un fusible comienza con una resistencia baja y está diseñado para interrumpir o abrir permanentemente un camino conductor de electricidad (normalmente cuando la corriente a través del camino supera un límite especificado), un antifusible comienza con una resistencia alta (un circuito abierto) y su programación lo convierte en un camino conductor de electricidad permanente (normalmente cuando el voltaje a través del antifusible supera cierto nivel). [ 1 ] Esta tecnología tiene muchas aplicaciones. Los antifusibles son más conocidos por su uso en luces de árbol de Navidad de bajo voltaje estilo mini-light (o miniatura) .
luces del árbol de Navidad
Las luces de bajo voltaje no soportan el voltaje típico de un circuito residencial y se conectan en serie, a diferencia de las luces tradicionales más grandes, tipo C7 y C9, que se conectan en paralelo y están diseñadas para funcionar directamente con el voltaje de la red eléctrica/residencial. Dado que una bombilla fundida en un circuito en serie interrumpe todo el circuito, una sola bombilla quebrada deja de funcionar una cadena de luces en serie. [ 2 ]
Debido a esto, cada bombilla tiene un fusible interno instalado, normalmente como un cable de derivación interno. [ 3 ] Cuando la bombilla se funde, la tensión total de la red eléctrica aparece en la lámpara fundida. Esto provoca rápidamente que el fusible cortocircuite la bombilla fundida, permitiendo que el circuito en serie vuelva a funcionar, aunque con una mayor proporción de la tensión de la red eléctrica aplicada ahora a cada una de las lámparas restantes. El fusible está hecho con un cable con un revestimiento de alta resistencia y este cable está enrollado alrededor de los dos cables verticales de soporte del filamento dentro de la bombilla. El aislamiento del cable del fusible soporta la baja tensión habitual aplicada a una lámpara en funcionamiento, pero se rompe rápidamente bajo la tensión total de la red eléctrica, lo que activa el fusible.
A medida que se funden más bombillas en la guirnalda, el voltaje en cada una de las bombillas restantes aumenta, lo que incrementa progresivamente la probabilidad de que fallen. La corriente que circula por la guirnalda también aumenta, por lo que estas suelen incorporar un fusible para protegerlas contra posibles sobrecorrientes graves si se funden demasiadas bombillas. En algunos casos, esta función la cumple una bombilla con fusible incorporado, sin protección antifusible y con una capacidad ligeramente diferente, que se funde primero cuando la corriente es demasiado alta.
Antifusibles en circuitos integrados
Los antifusibles se utilizan ampliamente para programar permanentemente circuitos integrados . [ 4 ] Los antifusibles pueden utilizarse en memorias de solo lectura programables ( PROM ). Cada bit contiene un fusible y un antifusible, y se programa activando uno de ellos. Esta programación, realizada después de la fabricación, es permanente e irreversible y constituye un medio para lograr lo que se conoce como "programación de una sola vez" (OTP). [ 5 ]
Ciertos dispositivos lógicos programables (PLD), como los ASIC estructurados , utilizan tecnología de fusibles para configurar circuitos lógicos y crear un diseño personalizado a partir de un diseño de circuito integrado estándar. Los PLD antifusibles son programables una sola vez, a diferencia de otros PLD basados en SRAM que pueden reprogramarse para corregir errores lógicos o agregar nuevas funciones. Los PLD antifusibles tienen ventajas sobre los PLD basados en SRAM, ya que, al igual que los ASIC , no necesitan configurarse cada vez que se les aplica energía. [ 6 ] Pueden ser menos susceptibles a las partículas alfa , que pueden causar fallas en los circuitos. Además, los circuitos construidos a través de las rutas conductoras permanentes del antifusible pueden ser más rápidos que circuitos similares implementados en PLD que utilizan tecnología SRAM.
antifusibles dieléctricos
Los antifusibles dieléctricos emplean una barrera de óxido muy delgada entre un par de conductores. La formación del canal conductor se produce por una ruptura dieléctrica inducida por un pulso de alto voltaje. Los antifusibles dieléctricos se utilizan habitualmente en procesos CMOS y BiCMOS, ya que el espesor de la capa de óxido requerida es menor que el de las disponibles en procesos bipolares.
Antifusibles de silicio amorfo
Una de las soluciones para los circuitos integrados que utilizan tecnología antifusible consiste en emplear una fina barrera de silicio amorfo no conductor entre dos conductores metálicos . Al aplicar un voltaje suficientemente alto al silicio amorfo, este se transforma en una aleación policristalina de silicio-metal con baja resistencia , que es conductora.
El silicio amorfo es un material que normalmente no se utiliza ni en procesos bipolares ni en procesos CMOS y requiere un paso de fabricación adicional.
El antifusible se activa normalmente con una corriente de aproximadamente 5 mA . En un antifusible de polidifusión, la alta densidad de corriente genera calor , que funde una fina capa aislante entre el polisilicio y los electrodos de difusión, creando una conexión resistiva permanente de silicio.
Antifusibles Zener
Los diodos Zener pueden utilizarse como antifusibles. La unión pn que actúa como diodo se sobrecarga con un pico de corriente y se sobrecalienta. A temperaturas superiores a 100 °C y densidades de corriente superiores a 10⁵ A/cm², la metalización sufre electromigración y forma picos a través de la unión, provocando un cortocircuito; este proceso se conoce como descarga Zener en la industria. El pico se forma sobre la superficie del silicio y ligeramente por debajo de ella, justo debajo de la capa de pasivación, sin dañarla. Por lo tanto, la derivación conductora no compromete la integridad ni la fiabilidad del dispositivo semiconductor. Normalmente, un pulso de unos pocos milisegundos a 100-200 mA es suficiente para dispositivos bipolares comunes, para una estructura antifusible no optimizada; las estructuras especializadas requerirán menos potencia. La resistencia resultante de la unión se encuentra en el rango de 10 ohmios.
La técnica de descarga Zener se emplea frecuentemente en circuitos de señal mixta para ajustar los valores de componentes analógicos. Por ejemplo, se puede fabricar una resistencia de precisión mediante la formación de varias resistencias en serie con diodos Zener en paralelo (orientados para que no conduzcan durante el funcionamiento normal del dispositivo) y, a continuación, cortocircuitando diodos Zener seleccionados para derivar las resistencias no deseadas. Con este método, solo es posible reducir el valor de la resistencia resultante. Por lo tanto, es necesario modificar las tolerancias de fabricación de modo que el valor mínimo típico sea igual o superior al valor deseado. Las resistencias en paralelo no pueden tener un valor demasiado bajo, ya que esto absorbería la corriente de descarga; en estos casos se emplea una combinación serie-paralelo de resistencias y antifusibles. [ 7 ]
Alumbrado público (obsoleto)
De forma similar a las luces de los árboles de Navidad, antes de la llegada de las lámparas de descarga de alta intensidad , los circuitos de alumbrado público que utilizaban bombillas incandescentes solían funcionar como circuitos en serie de alto voltaje. Cada farola individual estaba equipada con un disco de película aislante que separaba dos contactos conectados a los dos cables que la alimentaban. Al igual que con las luces navideñas descritas anteriormente, si la lámpara fallaba, todo el voltaje del circuito de alumbrado público (miles de voltios) se aplicaba a través de la película aislante del disco, provocando su rotura. De esta forma, se derivaba la lámpara averiada y se restablecía la iluminación en el resto de la calle.
A diferencia de las luces navideñas, el circuito generalmente contenía un dispositivo automático para regular la corriente eléctrica, como un transformador de corriente constante. A medida que cada lámpara se fundía o se cortocircuitaba, el regulador de corriente alterna reducía el voltaje, lo que permitía que cada bombilla restante funcionara con su voltaje, corriente, brillo y vida útil normales. Cuando finalmente se reemplazaba la lámpara defectuosa, también se instalaba una nueva lámina aislante, separando nuevamente los contactos eléctricos en el orificio. Este tipo de alumbrado público se reconocía por el gran aislante de porcelana que separaba la lámpara y el reflector del brazo de montaje; el aislante era necesario porque los dos contactos en la base de la lámpara podían operar habitualmente a un potencial de varios miles de voltios por encima de tierra.
El mismo mecanismo (un recorte de disco de película) se utiliza ampliamente en aplicaciones donde se desea iluminación en serie, [ 8 ] como las luces de pista y calle de rodaje de aeródromos. [ 9 ] [ 10 ]
Véase también
Referencias
- ↑ Bobda, Christophe (30 de septiembre de 2007). Introducción a la computación reconfigurable: arquitecturas, algoritmos y aplicaciones . Guildford Boulder: Springer London NetLibrary, Inc. [distribuidor]. pág. 29. ISBN 978-1-4020-6100-4.
- ↑ Wood, Daniel (16 de diciembre de 2015). "¿Cómo funcionan las luces navideñas?" . Departamento de Energía .
- ↑ Brain, Marshall (26 de marzo de 2014). "Cómo funcionan las luces de Navidad" . HowStuffWorks . Archivado del original el 26 de marzo de 2014. Consultado el 23 de septiembre de 2023 .
- ↑ Ebrard, Elodie; Allard, Bruno; Candelier, Philippe; Waltz, Patrice (diciembre de 2009). "Revisión de soluciones de fusibles y antifusibles para tecnologías CMOS estándar avanzadas" . Microelectronics Journal . 40 (12): 1755– 1765. doi : 10.1016/j.mejo.2009.09.007 .
- ↑ Jinbong, Kim; Lee, Kwyro (septiembre de 2003). "Arreglo de celdas ROM programable una sola vez (OTP) de tres transistores que utiliza un antifusible de óxido de puerta CMOS estándar". IEEE Electron Device Letters . 24 (9): 589– 591. Bibcode : 2003IEDL...24..589K . doi : 10.1109/LED.2003.815429 . ISSN 0741-3106 .
- ↑ Battezzati, Niccolò; Battezzati, Niccolò; Sterpone, Luca; Violante, Massimo (2011). Conjuntos de puertas programables en campo reconfigurables para aplicaciones de misión crítica . Nueva York: Springer. pag. 118.ISBN 978-1-4419-7595-9.
- ↑ Comer, Donald T. (1996-01-01). "Zener Zap Anti-Fuse Trim in VLSI Circuits" . VLSI Design . 5 (1): 89– 100. doi : 10.1155/1996/23706 . ISSN 1065-514X .
- ↑ "Recortes de discos de película - Meridian Electric" . www.meridianelectric.net . Consultado el 24 de septiembre de 2023 .
- ↑ Philips, Cecil B. (1975). Evaluación de la iluminación de la línea central de la calle de rodaje para salidas de pista e intersecciones de calles de rodaje . Centro Técnico William J. Hughes. pág. 3.
- ↑ "Circular consultiva 150/5345-46B" . Administración Federal de Aviación . Septiembre de 1998.
Enlaces externos
- Información sobre el uso de antifusibles en luces navideñas (presumiblemente evitan usar el término antifusible debido a que su público no es técnico).
- Más información sobre los tipos de luces navideñas
- Página histórica sobre el funcionamiento en serie de las farolas.
- electrónica digital