Electrónica Introducción a la electrónica La
electrónica es una rama de la Física que se destina
a aplicaciones de cálculo (informática), control
automático, manejo de señales de radio,… Se
diferencia de la electricidad en que se manejan tensiones e
intensidades bajas. Estudia la conducción eléctrica
en los materiales SEMICONDUCTORES. (Causantes de la 3ª Rev.
Ind.) (Gp:) 2º Rev. Ind. (Gp:) 1º Rev. Ind. 3º
Rev. Ind.
Electrónica Resistencias. Resistencias fijas
Simbología Limitan la corriente de los circuitos. Protegen
componentes ante I altas. El cálculo del valor
óhmico se realiza observando los colores que aparecen en
las resistencias 1º dígito 2º dígito El
multiplicador
Electrónica 2.- RESISTENCIAS Resistencias variables Esta
resistencia me permite ajustar entre 0 y un valor determinado la
resistencia que ofrece al paso de corriente eléctrica. Son
usadas como reguladores de los distintos parámetros de un
circuito. Las de vástago largo al que se le puede aplicar
un mando se suelen llaman potenciómetro. Símbolo
Esquema del interior de la resistencia Resistencias variables
reales Potenciómetro
Electrónica2.- RESISTENCIAS Resistencias dependientes NTC,
PTC Son resistencias dependientes de la temperatura, así:
NTC: cuando aumenta la temperatura disminuye la resistencia, es
un termistor de coeficiente negativo PTC: cuando aumenta la
temperatura aumenta la resistencia, es un termistor de
coeficiente positivo
Electrónica 2.- RESISTENCIAS Resistencias dependientes
(continuación) LDR Light Dependent Resistente o
resistencia dependiente de la luz. La resistencia que ofrece al
paso de la corriente disminuye cuando recibe luz sobre ella y
aumenta cuando no recibe luz
Electrónica Condensador. Es un componente
electrónico capaz de almacenar carga. Consiste en dos
placas o armaduras metálicas separadas por un aislante
llamado dieléctrico. Cuando la armadura – se llene
de e y la + ceda todos los que pueda se dice que el condensador
está cargado. Un condensador se carga casi
instantáneamente.
Electrónica3.-Condensador (continuación) Definimos
la capacidad de un condensador como la cantidad de carga
eléctrica que es capaz de almacenar un condensador por
unidad de tensión. Su unidad es el Faradio. El faradio es
muy grande por eso se emplean submúltiplos del faradio:
milifaradio, microfaradio, nanofaradio y picofaradio.
Símbolo:
Electrónica3.-Condensador (continuación) Tipos de
condensadores No polarizados: Cualquier armadura puede ser
positiva o negativa. Pueden ser de plástico, de papel o
cerámico según sea el aislante. Polarizados:
están señaladas las armaduras positiva y negativa.
Son cilíndricos. También aparece la V máxima
que pueden soportar. Son de mayor capacidad.
Electrónica3.-Condensador (continuación) Carga y
descarga del condensador Conmutador en la posición
superior: carga del condensador; aumenta su tensión hasta
los 10v de la pila. Conmutador en la posición inferior:
descarga del condensador; su tensión disminuye hasta
cero.
Electrónica4.- SEMICONDUCTORES: El diodo
¿Qué es un semiconductor? Es un material con una
resistividad menor que un aislante y mayor que un conductor. Los
elementos químicos semiconductores utilizados son el
Silicio (Si) y el Germanio (Ge).
Electrónica 4.- SEMICONDUCTORES: El diodo Semiconductor
intrínseco. Un semiconductor intrínseco está
hecho sólo de una clase de átomo, es decir, es
puro. Los cuatro electrones de valencia forman enlaces con otros
átomos de Silicio.
Semiconductor extrínseco. Son materiales semiconductores
que no son puros. Se les introducen átomos (llamados
impurezas) en su estructura molecular para aumentar su
conductividad eléctrica. A la operación de
introducción de estos átomos se le llama dopaje.
Los semiconductores extrínsecos pueden ser: Tipo N:
introducimos átomos con 5 electrones de valencia.
Fósforo (P), Arsénico (As), Antimonio (Sb). Tipo P:
introducimos átomos con 3 electrones de valencia. Boro
(B), Galio (Ga), Indio (In). Electrónica 4.-
SEMICONDUCTORES: El diodo
Electrónica 4.- SEMICONDUCTORES: El diodo Semiconductor
extrínseco tipo N. Un electrón del átomo de
Fósforo queda suelto, sin enlace. El semiconductor queda
cargado negativamente. (Hay más electrones) Mejora la
conductividad del semiconductor al tener electrones con mucha
movilidad.
Electrónica4.- SEMICONDUCTORES: El diodo Semiconductor
extrínseco tipo P. Un electrón del átomo de
Silicio se queda sin enlace. El semiconductor queda cargado
positivamente. (Hay huecos para electrones que son como cargas
positivas ) Mejora la conductividad del semiconductor porque los
huecos “quieren” que un electrón ocupe ese
lugar.
Electrónica 4.- SEMICONDUCTORES: El diodo El diodo Es la
unión de dos semiconductores extrínsecos, uno tipo
P y otro tipo N.
Electrónica 4.- SEMICONDUCTORES: El diodo
¿Qué ocurre cuando se unen un semiconductor tipo P
y otro tipo N Los e del tipo N se recombinan con los huecos del
P. Cerca de la frontera se crean dos zonas de carga, una + en el
tipo N y otra – en el tipo P (abandonan muchos e el tipo N
? + concentración de e en el P ? – ). Estas zonas
cargadas se conocen como zona de deplexión. En esta zona
se mantiene una d.d.p. llamada tensión umbral del
diodo.
Electrónica 4.- SEMICONDUCTORES: El diodo
Polarización directa del diodo. Conectamos el + de la pila
a la zona P y el – de la pila a la N Los e van de la zona N
a la P. La intensidad (sentido convencional) va de la zona P a la
N. El diodo permite el paso de la corriente. Para que circule la
intensidad la V de la pila > V umbral del diodo
Electrónica 4.- SEMICONDUCTORES: El diodo
Polarización inversa del diodo. Conectamos el + de la pila
a la zona N y el – de la pila a la P. Los e salen del polo
– y ocupan los huecos de la zona P. Los e de la zona N
acuden al polo + porque se sienten atraídos. El diodo se
bloquea porque los huecos de P están ocupados y en N no
hay huecos ni electrones. Se dice que el diodo está
saturado. (En realidad hay una pequeña corriente de e
desde P hasta N, llamada corriente inversa de saturación,
de pocos microamperios). Conclusión: El diodo no permite
el paso de la corriente.
Electrónica 4.- SEMICONDUCTORES: El diodo
Representación del diodo Diodo real El símbolo del
diodo es el siguiente: En este símbolo la base del
triángulo representa al ánodo (zona P) y el
vértice y la línea vertical al cátodo (zona
N)
Electrónica 4.- SEMICONDUCTORES: El diodo Gráfica I
– V del diodo Si medimos los valores de I y de V en el
diodo tanto en polarización directa como inversa podemos
obtener la siguiente gráfica: Tensión mínima
Vu: es la V mínima de la pila en polarización
directa para que conduzca el diodo. Intensidad máxima: si
la intensidad que circula a través del diodo es elevada el
diodo se quema. Avalancha: cuando polarizamos en inversa y
aumentamos la tensión en exceso se llega a la avalancha
que produce la destrucción del diodo
Electrónica 4.- SEMICONDUCTORES: El diodo Gráfica I
– V del diodo casi ideal Si el diodo que consideramos fuese
casi ideal (casi porque vamos a seguir considerando la
tensión umbral Vu) la gráfica sería:
Electrónica 4.- SEMICONDUCTORES: El diodo Tipos de diodos
Diodos de potencia: aguantan tensiones altas ( los de Silicio,
con tensiones umbrales de 0,6 a 0,8 voltios aprox.) Para
rectificación de la corriente: los de Germanio con
tensión umbral de 0,2 o 0,3 voltios. LED’s: diodos
que emiten luz cuando se les polariza directamente. LED real
Símbolo
Electrónica 4.- SEMICONDUCTORES: El diodo Tipos de diodos
(continuación) Zener: Se comporta como un diodo
“normal” en polarización directa pero cuando
se polariza en inversa y llega a una tensión Vz
(tensión zéner) el diodo zéner permite el
paso de corriente a su través. Además tiene la
ventaja de que en esta situación mantiene constante la
tensión . Símbolo
Electrónica 4.- SEMICONDUCTORES: El diodo Ejercicios En un
circuito con un diodo de tensión umbral 0,8v polarizado
directamente y sabiendo que además el circuito tiene una
resistencia de 1K? y una pila de 10v, calcula la intensidad y
dibuja el circuito. Queremos que circulen 30 mA por una
resistencia de 12 K ?, sabiendo que tengo un diodo de 0,7v de
tensión umbral. ¿Qué tensión tiene
que tener la pila?
Electrónica Transistores. Son componentes que se utilizan
principalmente: Para amplificar señales. Como
interruptores controlados. Un tipo de transistores muy utilizado
son los bipolares(BJT). Transistores bipolares hay de dos clases:
Tipo PNP. Tipo NPN.
Electrónica 5.- TRANSISTORES Terminales del transistor NPN
Emisor: es el terminal por el cual salen los portadores de carga.
Base: es el terminal que regula el paso de corriente
eléctrica a través del transistor. Colector: es el
terminal por donde entran los portadores de carga.
Electrónica 5.- TRANSISTORES Estados de funcionamiento
Corte: la intensidad en la base es ? 0A por lo tanto no circula
corriente entre el colector y el emisor. Ic ? 0A. Ie ? 0A. Se
puede entender como si estuviera cerrado el grifo de electrones
entre el colector y el emisor (Gp:) colector (Gp:) emisor (Gp:)
base
Electrónica 5.- TRANSISTORES Estados de funcionamiento
(continuación) Zona activa: el transistor se utiliza para
amplificar señales de baja potencia. Ic = ? Ib. Ie = Ib +
Ic Ahora hay corriente entre el colector y el emisor. Se puede
entender como si estuviera abierto el grifo de electrones entre
el colector y el emisor y cuanto más se abriera el grifo
por la corriente de la base más corriente saldría
por el emisor.
Electrónica 5.- TRANSISTORES Estados de funcionamiento
(continuación) Zona saturación: ahora por mucha
intensidad que entre por la base, por el emisor sigue pasando
prácticamente lo mismo y en el colector igual. Ic ? ? Ib.
Ie = Ib + Ic Hay corriente entre el colector y el emisor pero no
es un valor amplificado de la corriente de base. Se puede
entender como si estuviera abierto al máximo el grifo de
electrones entre el colector y el emisor . (Gp:) colector (Gp:)
emisor (Gp:) base
Electrónica 5.- TRANSISTORES Valores del transistor en los
distintos estados de funcionamiento
Electrónica 5.- TRANSISTORES 1.- Indica los elementos que
puedes observar en el siguiente circuito y explica qué
tengo que hacer para que luzca la bombilla. Justifica tu
respuesta
Electrónica 5.- TRANSISTORES Solución al ejercicio
1 Para que luzca la bombilla debo cerrar el interruptor
permitiendo que llegue corriente a la base del transistor,
pasando así el transistor al estado de conducción
(Vbe>0) Al estar en conducción el transistor permite el
paso de corriente entre el colector y el emisor, de esta forma
circula corriente por la bombilla y luce.
Electrónica 5.- TRANSISTORES 2.- Indica los elementos que
puedes observar en el siguiente circuito y explica qué
tengo que hacer para que luzca la bombilla. Justifica tu
respuesta
Electrónica 5.- TRANSISTORES Solución al ejercicio
2 Para que luzca la bombilla debe de aumentar la temperatura en
la resistencia NTC, de forma que la resistencia que ofrece sea
baja. Al haber poca resistencia en la NTC permite el paso de
corriente a la base del transistor y así el transistor
está en estado de conducción. En el estado de
conducción circula corriente entre el colector y el emisor
y de esta forma luce la bombilla
Electrónica 5.- TRANSISTORES 3.- El sensor de luz -Indica
los elementos que puedes observar en el siguiente circuito y
explica qué tengo que hacer para que luzca la bombilla.
Justifica tu respuesta
Electrónica 5.- TRANSISTORES Solución al ejercicio
3 El sensor de luz Cuando la LDR recibe luz ofrece poca
resistencia, entonces la intensidad circula a través de la
LDR y no por la base del transistor. Por lo tanto al entrar
suficiente intensidad por la base del transistor, éste
está en corte y por ello no circula corriente entre el
colector y el emisor, la bombilla no luce. Cuando la LDR no
recibe luz ofrece mucha resistencia, por lo que impide el paso de
corriente. Así casi toda la corriente va hacia la base del
transistor pasando éste al estado de conducción. En
estado de conducción circula corriente entre el colector y
emisor por lo que luce la bombilla.
Electrónica 5.- TRANSISTORES Circuitos solución de
los ejercicios 1,2,3
Electrónica 5.- TRANSISTORES 4.- Sabiendo que el
transistor del siguiente circuito está polarizado en zona
activa, calcula las corrientes en el transistor y la Vce. Datos:
? = 70; Vbe = 0,7v
Electrónica 5.- TRANSISTORES 5.- Sabiendo que el
transistor del siguiente circuito está polarizado en zona
activa, y que la R=10k tiene 8v y la R = 5K tiene 4 v, calcula
las corrientes en el transistor y la Vce. Datos: ? = 70; Vbe =
0,7v
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