1.- Introducción a la electrónica Definición
: Física, cargas eléctricas, materiales,
semiconductores. Herramientas e instrumentos: Pinzas
Multímetro Cautín Fuente de voltaje Caimanes…..
Osciloscopio…. Conocimientos básicos: Carga, campo
eléctrico y magnético, diferencia de potencial,
corriente, voltaje. Leyes Ohm, Kirchhoff (LVK, LCK),
Capacitancia, Inductancia, divisor de voltaje y de corriente,
circuitos equivalentes de Thevenin y de Norton. Dispositivos:
Amplificadores operacionales, Diodos, transistores, dispositivos
digitales (compuertas, contadores, flip flops…), convertidores,
pic´s, microcontroladores, microprocesadores, DSP…
Aplicaciones: Médicas, sociales, entretenimiento,
investigación, aeronáutica, aeroespacial,
navegación, transporte…..
2.- Semiconductores SEMICONDUCTORES: Materiales que poseen un
nivel de conductividad sobre algún punto entre los
extremos de un aislante y un conductor. COBRE: ? = 10-6?-cm MICA:
? = 1012?-cm SILICIO ? = 50 x 103?-cm GERMANIO: ? = 50 ?-cm Alto
nivel de pureza Existen grandes cantidades en la naturaleza.
Cambio de características de conductores a aislante por
medio de procesos de dopado o aplicación de luz ó
calor. MATERIALES SEMICONDUCTORES (GERMANIO Y SILICIO):
Estructura atómica: Red cristalina Enlaces entre
átomos: Covalentes Electrones de valencia: 4
NIVELES DE ENERGÍA : Mientras más distante se
encuentre el electrón del núcleo mayor es el estado
de energía, y cualquier electrón que haya dejado su
átomo, tiene un estado de energía mayor que
cualquier electrón en la estructura atómica. Banda
de conducción Banda prohibida Eg > 5 eV Banda de
valencia Banda de conducción Banda prohibida Eg = 1.1,
0.67, 1.41 eV Banda de valencia Banda de conducción Banda
de valencia Aislante Semiconductor Conductor
Material Intrinseco Materiales extrinsecos TIPO n TIPO p Si Si Si
Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si 5 Si Si Si Si Si Si Si Si 4 Si Si
Si Si Antimonio Arsénico Fósoforo Boro Galio
Indio
TIPO n TIPO p 2.1 UNION p-n
Sin polarización Polarización inversa
Polarización directa
DIODO Es un elementos de dos terminales formado por una
unión p-n + – Ánodo Cátodo
Ejemplos ID=IS(ekVD/Tk-1) IS Corriente de saturación
inversa K 11600/? (?=1 para Ge, y ?=2 para Si) Tk TC + 273
Región Zener: Bajo polarización negativa existe un
punto en el cual bajo un voltaje negativo lo suficientemente
alto, da como resultado un agudo cambio en las
características del diodo. A este voltaje se le conoce
como “voltaje pico inverso” (PRV ó PIV )
2.2 Características del Diodo Resistencia en cd ó
estática: RD=VD/ID Resistencia en ac ó
dinámica: rD=?VD / ?ID=(dID /dVD)-1=26mA /ID Resistencia
en ac promedio: rav= ?VD / ?ID|punto a punto Capacitancia de
transición y difusión: Tiempo de
recuperación inverso Ejemplo Ejemplo
Modelado de diodos Modelo Ideal: Modelo Simplificado: Modelo de
segmentos líneales: rav VT VT rav Ejemplos
E = RID+VD 1.- ID=IS(ekVD/Tk-1) 2.- VD=0 e ID=0, trazar en la
curva del diodo, intersección de recta con curva es el
punto Q. 3.-Sustituir el diodo por cualquier modelo de
equivalente. Ejemplos
2.3 Diodo Zener Este diodo a diferencia de un diodo semiconductor
de propósito general, trabaja en la región de
polarización negativa. Es decir que la dirección de
la conducción es opuesta a la de la flecha sobre el
símbolo. Claro el voltaje Zener es muchas veces menor que
VIP de un diodo semiconductor, este control se logra con la
variación de los niveles de dopado. Los voltajes zener van
desde 1.8 V. hasta 200V, con rangos de potencia de ¼ W
hasta 50W.
ANALISIS: Determinar el estado del diodo Zener mediante su
eliminación del circuitos de la red y el cálculo
del voltaje de circuito abierto resultante Sustituir el circuitos
equivalente adecuado y resolverlo para las incógnitas
deseadas.
2.4 Análisis de circuitos con diodos Con fuentes de cd.
Determine el estado del diodo Sustituya el equivalente adecuado
Determine los parámetros restantes de la red. Determine
VD,, VR, ID. Ambos casos E=8V, 0.5 R3=2.2k?, 1.2k? VR, IR VD1 ,
VD2, ID, VR. + V0 – VD, ID, V0. + V0 – ID1, ID2, IR, V0. VR. IR1,
IR2,
2.5 Aplicaciones Rectificadores: Su principal uso es en sistemas
electrónicos encargados de realizar una conversión
de potencia de ac, en potencia de dc. DE MEDIA ONDA:
CON TRANSFORMADORES: DE ONDA COMPLETA:
Recortadores: Tienen la capacidad de recortar una porción
de la señal de entrada sin distorisionar la parte restante
de la forma de onda alterna. SERIE:
Sujetadores o cambiadores de nivel:
Detectores de señal: + Vin – + Vout –
Reguladores de voltaje: El objetivo de este circuito es mantener
un voltaje de salida constante sobre un rango de resistencia de
carga. El resistor en serie con la fuente se selecciona para que
una caida de voltaje apropiada aparezca cuando la resistencia de
carga está en su valor mínimo. El diodo debe ser
capaz de disipar una gran gantidad de potencia cuando la
resistencia de carga está en su valor máximo. 1.-
Determinar el estado del diodo zener mediante la
eliminación de la red y calculando el voltaje
através del circuito abierto resultante. 2.- Sustituir el
circuito equivalente adecuado y resolverlo para las incongnitas
deseadas. V = VL=RLVi/R + RL VL=Vz Iz= IR + IL Pz= Vz IL
Reguladores de voltaje: R=1k VZ=10V Vi=16V. PZM= 30mW RL=1.2k
=3k
Compuertas lógicas: