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    Que es un capacitor Que es un capacitor Document Transcript

    • QUE ES UN CAPACITOREn electricidad y electrónica, un condensador o capacitor es un dispositivo formado pordos conductores o armaduras, generalmente en forma de placas o láminas, separadospor un material dieléctrico (siendo este utilizado en un condensador para disminuir elcampo eléctrico, ya que actúa como aislante) o por el vacío, que, sometidos a unadiferencia de potencial (d.d.p.) adquieren una determinada carga eléctrica.A esta propiedad de almacenamiento de carga se le denomina capacidad o capacitancia.En el Sistema internacional de unidades se mide en Faradios (F), siendo 1 faradio lacapacidad de un condensador en el que, sometidas sus armaduras a una d.d.p. de 1voltio, éstas adquieren una carga elé. El capacitor es un dispositivo que almacena energíaen un campo electrostático. Una lámpara de destello o de luz relámpago, por ejemplo,requiere una breve emisión de energía eléctrica, un poco mayor de lo que generalmentepuede proporcionar una batería. Podemos sacar energía con relativa lentitud (más devarios segundos) de la batería al capacitor, el cual libera rápidamente (en cuestión demilisengundos) la energía que pasa al foco. Otros capacitores mucho más grandes seemplean para proveer intensas pulsaciones de láser con el fin de inducir una fusióntermonuclear en pequeñas bolitas de hidrógeno. Los capacitores se usan también paraproducir campos eléctricos como es el caso del dispositivo de placas paralelas que desvíalos haces de partículas cargadas. Los capacitores tienen otras funciones importantes enlos circuitos electrónicos, especialmente para voltajes y corrientes variables con el tiempo.La propiedad para almacenar energía eléctrica es una característica importante deldispositivo eléctrico llamado Capacitor. Se dice que un capacitor está cargado, o seacuando el capacitor almacena energía, cuando existe carga eléctrica en sus placas ocuando existe una diferencia de potencial entre ellas. La forma más común paraalmacenar energía en un capacitor es cargar uno mediante una fuente de fuerzaelectromotriz fem; de ésta forma y después de un tiempo relativamente corto, el capacitoradquiere una carga eléctrica Qo y por lo mismo tendrá una diferencia de potencial Voentre sus placas.Fuente(s):ctrica de 1 culombio.QUE ES UNA RESISTENCIAConcepto, unidades de una resistenciaUna resistencia o resistor es un elemento que causa oposición al paso de la corriente,causando que en sus terminales aparezca una diferencia de tensión (un voltaje).
    • En el gráfico más abajo tenemos un bombillo / foco en el paso de la corriente que sale delterminal positivo de la batería y regresa al terminal negativo. Símbolo de la resistenciaEste bombillo / foco que todos tenemos en nuestros hogares es una resistencia. Lasresistencias se representan con la letra R y el valor de éstas se mide en Ohmios (Ω).Las resistencias o resistores son fabricadas en una amplia variedad de valores. Hayresistencias con valores de Kilohmios (KΩ), Megaohmios (MΩ).Estás dos últimas unidades se utilizan para representar resistencias muy grandes. Acontinuación se puede ver algunas equivalencias entre ellas:1 Kilohmio (KΩ) = 1,000 Ohmios (Ω)1 Megaohmio (MΩ) = 1,000,000 Ohmios (Ω)1 Megaohmio (MΩ) = 1,000 Kilohmios (KΩ)Para poder saber el valor de las resistencias sin tener que medirlas, existe un código decolores de las resistencia que nos ayuda a obtener con facilidad este valor con sóloverlas.Para obtener la resistencia de cualquier elemento de un material específico, esnecesario conocer algunos datos propios de éste, como son: su longitud,área transversal, resistencia específica o resistividad del material con que está fabricada.QUE ES UN TRANSISTORUn transistor es un aparato que funciona a base de un dispositivo semiconductor quecuenta con tres terminales, los que son utilizados como amplificador e interruptor. Unapequeña corriente eléctrica, que es aplicada a uno de los terminales, logra controlar lacorriente entre los dos terminales.Los transistores se comportan como parte fundamental de los aparatos electrónicos,análogos y digitales. Específicamente, en los aparatos electrónicos digitales, un transistorse utiliza como interruptor, pero también se les da otros usos que guardan relación conmemorias RAM y puertas lógicas. Por otra parte, en cuanto a los aparatos análogos, seutilizan, por lo general, como amplificadores.El transistor debe su nombre a su capacidad de transformar la resistencia de la corrienteeléctrica que pasa entre el receptor y el emisor, y fue inventado por Jahn Bardeen, WilliamShockley y Walter Brattain.
    • Como ya se mencionaba, un transistor está conformado por tres partes. Una de ellas es laque se encarga de emitir electrones, por lo tanto, es el emisor. Una segunda parte es laque los recibe, el denominado colector, y por último, una tercera parte que opera como unmodulador del paso de los electrones.Existen varios tipos de transistores, entre los que encontramos los transistores bipolares ylos transistores de efecto de campo. Los primeros, los bipolares, surgen a partir de launión de tres cristales de material semiconductor. Este tipo de transistores songeneralmente utilizados en aparatos electrónicos analógicos y en ciertos aparatosdigitales.Los transistores de efecto de campo, también llamados JFET o Junction Field EffectTransistor, MOSFET o Metal Oxide Semiconductor FET, o bien, MISFET o Metal InsulatorSemiconductor FET. Este tipo de transistores, en la actualidad se encuentran en múltiplesaparatos de diversos usos, como calculadoras, radios, televisores, videos, grabadoras,reproductores de mp3, celulares, automóviles, relojes, computadores, refrigeradores,alarmas microondas, lavadoras, equipos de rayos x, ecógrafos, tomógrafos, etc.Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulación de una corriente grandemediante una señal muy pequeña. Existe una gran variedad de transistores. En principio,se explicarán los bipolares. Los símbolos que corresponden a este tipo de transistor sonlos siguientes:Transistor NPN Estructura de un transistor NPN Transistor PNP Estructura de untransistor PNPVeremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP.El nombre de estos hace referencia a su construcción como semiconductor.1. FUNCIONAMIENTO BASICOCuando el interruptor SW1 está abierto no circula intensidad por la Base del transistor porlo que la lámpara no se encenderá, ya que, toda la tensión se encuentra entre Colector yEmisor. (Figura 1).Figura 1 Figura 2Cuando se cierra el interruptor SW1, una intensidad muy pequeña circulará por la Base.Así el transistor disminuirá su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasará unaintensidad muy grande, haciendo que se encienda la lámpara. (Figura 2).En general: IE < IC < IB ; IE = IB + IC ; VCE = VCB + VBE2. POLARIZACIÓN DE UN TRANSISTOR
    • Una polarización correcta permite el funcionamiento de este componente. No es lo mismopolarizar un transistor NPN que PNP.Polarización de un transistor NPN Polarización de un transistor PNPGeneralmente podemos decir que la unión base - emisor se polariza directamente y launión base - colector inversamente.3. ZONAS DE TRABAJOCORTE.- No circula intensidad por la Base, por lo que, la intensidad de Colector y Emisortambién es nula. La tensión entre Colector y Emisor es la de la batería. El transistor, entreColector y Emisor se comporta como un interruptor abierto.IB = IC = IE = 0; VCE = VbatSATURACION.- Cuando por la Base circula una intensidad, se aprecia un incremento dela corriente de colector considerable. En este caso el transistor entre Colector y Emisor secomporta como un interruptor cerrado. De esta forma, se puede decir que la tensión de labatería se encuentra en la carga conectada en el Colector.ACTIVA.- Actúa como amplificador. Puede dejar pasar más o menos corriente.Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturación se dice que trabaja en conmutación.En definitiva, como si fuera un interruptor.La ganancia de corriente es un parámetro también importante para los transistores ya querelaciona la variación que sufre la corriente de colector para una variación de la corrientede base. Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de características, tambiénaparece con la denominación hFE. Se expresa de la siguiente manera:ß = IC / IBEn resumen:Saturación Corte ActivaVCE ~ 0 ~ VCC VariableVRC ~ VCC ~0 VariableIC Máxima = ICEO lang=EN-GB~ 0 Variable
    • IB Variable =0 VariableVBE ~ 0,8v < 0,7v ~ 0,7vLos encapsulados en los transistores dependen de la función que realicen y la potenciaque disipen, así nos encontramos con que los transistores de pequeña señal tienen unencapsulado de plástico, normalmente son los más pequeños ( TO- 18, TO-39, TO-92,TO-226 ... ); los de mediana potencia, son algo mayores y tienen en la parte trasera unachapa metálica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigeradomediante radiador (TO-220, TO-218, TO-247...) ; los de gran potencia, son los queposeen una mayor dimensión siendo el encapsulado enteramente metálico . Esto,favorece, en gran medida, la evacuación del calor a través del mismo y un radiador (TO-3,TO-66, TO-123, TO-213...).Que es un circuito integradoUn circuito integrado (CI), también conocido como chip o microchip, es una pastillapequeña de material semiconductor, de algunos milímetros cuadrados de área, sobre laque se fabrican circuitos electrónicos generalmente mediante fotolitografía y que estáprotegida dentro de un encapsulado de plástico o cerámica. El encapsulado poseeconductores metálicos apropiados para hacer conexión entre la pastilla y un circuitoimpreso.Existen al menos tres tipos de circuitos integrados: 1) Circuitos monolíticos: Están fabricados en un solo monocristal, habitualmente de silicio, pero también existen en germanio, arseniuro de galio, silicio-germanio, etc. 2) Circuitos híbridos de capa fina: Son muy similares a los circuitos monolíticos, pero, además, contienen componentes difíciles de fabricar con tecnología monolítica. Muchos conversores A/D y conversores D/A se fabricaron en tecnología híbrida hasta que los progresos en la tecnología permitieron fabricar resistores precisos. 3) Circuitos híbridos de capa gruesa: Se apartan bastante de los circuitos monolíticos. De hecho suelen contener circuitos monolíticos sin cápsula, transistores, diodos, etc, sobre un sustrato dieléctrico, interconectados con pistas conductoras. Los resistores se depositan por serigrafía y se ajustan haciéndoles cortes con láser. Todo ello se encapsula, en cápsulas plásticas o metálicas, dependiendo de la disipación de energía calórica requerida. En muchos casos, la cápsula no está "moldeada", sino que simplemente se cubre el circuito con una resina epoxi para protegerlo. En el mercado se encuentran circuitos híbridos para aplicaciones en módulos de radio frecuencia (RF), fuentes de alimentación, circuitos de encendido para automóvil, etc.
    • ClasificaciónAtendiendo al nivel de integración -número de componentes- los circuitos integrados sepueden clasificar en:SSI (Small Scale Integration) pequeño nivel: de 10 a 100 transistoresMSI (Medium Scale Integration) medio: 101 a 1.000 transistoresLSI (Large Scale Integration) grande: 1.001 a 10.000 transistoresVLSI (Very Large Scale Integration) muy grande: 10.001 a 100.000 transistoresULSI (Ultra Large Scale Integration) ultra grande: 100.001 a 1.000.000 transistoresGLSI (Giga Large Scale Integration) giga grande: más de un millón de transistoresEn cuanto a las funciones integradas, los circuitos se clasifican en dos grandesgrupos:- Circuitos integrados analógicos.Pueden constar desde simples transistores encapsulados juntos, sin unión entre ellos,hasta circuitos completos y funcionales, como amplificadores, osciladores o inclusoreceptores de radio completos.- Circuitos integrados digitales.Pueden ser desde básicas puertas lógicas (AND, OR, NOT) hasta los más complicadosmicroprocesadores o microcontroladores.Algunos son diseñados y fabricados para cumplir una función específica dentro de unsistema mayor y más complejo.En general, la fabricación de los CI es compleja ya que tienen una alta integración decomponentes en un espacio muy reducido, de forma que llegan a ser microscópicos. Sinembargo, permiten grandes simplificaciones con respecto los antiguos circuitos, ademásde un montaje más eficaz y rápido.- Limitaciones de los circuitos integradosExisten ciertos límites físicos y económicos al desarrollo de los circuitos integrados.Básicamente, son barreras que se van alejando al mejorar la tecnología, pero nodesaparecen. Las principales son:- Disipación de potenciaLos circuitos eléctricos disipan potencia. Cuando el número de componentes integradosen un volumen dado crece, las exigencias en cuanto a disipación de esta potencia,también crecen, calentando el sustrato y degradando el comportamiento del dispositivo.
    • Además, en muchos casos es un sistema de realimentación positiva, de modo que cuantomayor sea la temperatura, más corriente conducen, fenómeno que se suele llamar"embalamiento térmico" y, que si no se evita, llega a destruir el dispositivo. Losamplificadores de audio y los reguladores de tensión son proclives a este fenómeno, porlo que suelen incorporar protecciones térmicas.Los circuitos de potencia, evidentemente, son los que más energía deben disipar. Paraello su cápsula contiene partes metálicas, en contacto con la parte inferior del chip, quesirven de conducto térmico para transferir el calor del chip al disipador o al ambiente. Lareducción de resistividad térmica de este conducto, así como de las nuevas cápsulas decompuestos de silicona, permiten mayores disipaciones con cápsulas más pequeñas.Los circuitos digitales resuelven el problema reduciendo la tensión de alimentación yutilizando tecnologías de bajo consumo, como CMOS. Aun así en los circuitos con másdensidad de integración y elevadas velocidades, la disipación es uno de los mayoresproblemas, llegándose a utilizar experimentalmente ciertos tipos de criostatos.Precisamente la alta resistividad térmica del arseniuro de galio es su talón de Aquiles pararealizar circuitos digitales con él.- Capacidades y autoinducciones parásitasEste efecto se refiere principalmente a las conexiones eléctricas entre el chip, la cápsula yel circuito donde va montada, limitando su frecuencia de funcionamiento. Con pastillasmás pequeñas se reduce la capacidad y la autoinducción de ellas. En los circuitosdigitales excitadores de buses, generadores de reloj, etc, es importante mantener laimpedancia de las líneas y, todavía más, en los circuitos de radio y de microondas.- Límites en los componentesLos componentes disponibles para integrar tienen ciertas limitaciones, que difieren de lasde sus contrapartidas discretas.Resistores. Son indeseables por necesitar una gran cantidad de superficie. Por ello sólose usan valores reducidos y en tecnologías MOS se eliminan casi totalmente.Condensadores. Sólo son posibles valores muy reducidos y a costa de mucha superficie.Como ejemplo, en el amplificador operacional μA741, el condensador de estabilizaciónviene a ocupar un cuarto del chip.Inductores. Se usan comúnmente en circuitos de radiofrecuencia, siendo híbridos muchasveces. En general no se integran.- Densidad de integraciónDurante el proceso de fabricación de los circuitos integrados se van acumulando losdefectos, de modo que cierto número de componentes del circuito final no funcionancorrectamente. Cuando el chip integra un número mayor de componentes, estoscomponentes defectuosos disminuyen la proporción de chips funcionales. Es por ello que
    • en circuitos de memorias, por ejemplo, donde existen millones de transistores, se fabricanmás de los necesarios, de manera que se puede variar la interconexión final para obtenerla organización especificada.Véase tambiénTransistorLa inserción de circuitos integrados en etiquetasComplementary metal oxide semiconductorTransistor de unión bipolarReferencias↑ a b «Circuito integrado». Ingeniatic, (c)2011.↑ «Jack Kilby - Biografía». Universidad de Murcia.↑ Historia del circuito integrado en la página oficial de los Premios Nobel↑ «The History of the Integrated Circuit». Nobelprize.org.↑ «International Technology Roadmap for Semiconductors». ITRS.↑ «Revolución digital». Universidad de Málaga.