2. Presenta.
Luis Carlos Lugo Muñoz
Materia.
Principios Electrónicos y Aplicaciones Digitales
Profesor.
Federico Baez Ramos
Carrera:
Ing. En Sistemas Computacionales
3. TEMARIO
1. Electrónica Analógica
1.3.2.2.3. MOSFET
1.1. Corriente alterna y corriente directa 1.3.2.3. Tiristores
1.1.1. Características 1.3.2.3.1. SCR
1.1.2. Generación de corriente en CA y CD 1.3.2.3.2. SCS
1.2. Dispositivos pasivos 1.3.2.3.3. DIAC
1.2.1. Características 1.3.2.3.4. TRIAC
1.2.2. Técnicas de solución en circuitos RLC 1.3.3. Técnicas de diseño con semiconductores
1.2.3. Aplicaciones 1.3.4. Aplicaciones con semiconductores
1.3. Dispositivos activos 1.3.4.1. Rectificadores
1.3.1. Características de semiconductores 1.3.4.2. Amplificadores
1.3.1.1. Estructura eléctrica del Silicio 1.3.4.3. Conmutadores
1.3.1.2. Estructura eléctrica del Germanio 1.3.4.4. Fuentes de voltaje
1.3.1.3. Materiales tipo N y tipo P 1.4. Amplificadores operacionales
1.3.2. Dispositivos semiconductores 1.4.1. Configuraciones
1.3.2.1. Diodos 1.4.1.1. Seguidor unitario
1.3.2.1.1. LED 1.4.1.2. Comparador
1.3.2.1.2. Rectificadores 1.4.1.3. Multiplicador
1.3.2.1.3. Zener 1.4.1.4. Sumador
1.3.2.2. Transistores 1.4.1.5. Restador
1.3.2.2.1. Bipolares 1.4.1.6. Integrador
1.3.2.2.2. FET 1.4.2. Aplicaciones
4. Electrónica Analógica
La electrónica analógica es una parte de
la electrónica que estudia los sistemas en los cuales
sus variables; tensión, corriente… que varían de una
forma continua en el tiempo, pudiendo tomar
infinitos valores (al menos teóricamente).
5. 1.1. Corriente Alterna y
Corriente Directa
La corriente directa, que implica un flujo de carga que fluye
siempre en una sola dirección. Una batería produce corriente
directa en un circuito porque sus bornes tienen siempre el
mismo signo de carga. Los electrones se mueven siempre en
el circuito en la misma dirección: del borne negativo que los
repele al borne positivo que los atrae. Aún si la corriente se
mueve en pulsaciones irregulares, en tanto lo haga en una
sola dirección es corriente directa.
6. La corriente alterna (ca) se comporta como su nombre
lo indica. Los electrones del circuito se desplazan
primero en una dirección y luego en sentido opuesto,
con un movimiento de vaivén en torno a posiciones
relativamente fijas. Esto se consigue alternando la
polaridad del voltaje del generador o de otra fuente.
7. 1.1.1 Características
La corriente directa o también llamada corriente
continua es un flujo continuo de electrones por medio
de un conductor que está entre dos puntos con una
diferencia de potencial eléctrico, en este tipo de
corriente, todas las cargas eléctricas fluyen en la misma
dirección, también es identificada por corriente
constante, por ejemplo, cualquier circuito que este
siendo suministrada su energía eléctrica por medio de
una batería, mantendrá una corriente continua ya que
siempre tendrá la misma polaridad (+,-).
8. También se dice de otra forma que, si todos los
electrones circulan en un mismo sentido, también se le
llama corriente continua y esta corriente de dirige
desde un polo positivo (batería) hacia un polo negativo
(batería).
9. La corriente alterna es la corriente eléctrica que
presenta una variación cíclica en su magnitud y en
su sentido, la forma más utilizada de oscilación para
representar la corriente alterna es una oscilación
sinusoidal, debido a que se obtiene una forma de
trasmisión de energía eléctrica más efectiva.
10. 1.1.2. Generación de
corriente en CA y CD
El generador de corriente alterna es un dispositivo que
convierte la energía mecánica en energía eléctrica. El
generador más simple consta de una espira rectangular
que gira en un campo magnético uniforme.
El movimiento de rotación de las espiras es producido
por el movimiento de una turbina accionada por una
corriente de agua en una central hidroeléctrica, o por
un chorro de vapor en una central térmica.
11. 1.2. Dispositivos Pasivos
Son aquellos que no necesitan una fuente de energía
para su correcto funcionamiento. No tienen la
capacidad de controlar la corriente en un circuito.
12. 1.2.1. Características
Los componentes pasivos se dividen en:
Componentes pasivos lineales:
Componente Función más común
Almacenamiento de
Condensador energía, filtrado,
adaptación impedancia.
Almacenar o atenuar el
Inductor o Bobina cambio de energía debido a
su poder de autoinducción.
División de intensidad o
Resistor o Resistencia tensión, limitación de
intensidad.
Componentes electromecánicos:
A este grupo pertenecen los interruptores, fusibles y conectores
13. 1.2.2 Técnicas de solución
en circuitos RCL
Un circuito RLC es aquel que tiene como componentes
una resistencia, un condensador y un inductor
conectados en serie:
*ɛb (Fem) *C (condensador) *L (Bobina) *R (Resistencia)
14. 1.2.3. Aplicaciones
La corriente continua se utiliza en:
Automóviles
Metro y locomotoras de ferrocarriles.
En una linterna.
Corriente alterna se utiliza en:
Viviendas
Semáforos
Alumbrado público
Un generador de continua es un alternador que produce corriente alterna y a la
salida se convierte en alterna con unos rectificadores w o diodos
Otros generadores de corriente continua pueden ser una batería o la que
proviene de la energía solar debidamente convertida a energía eléctrica a
través células fotovoltaicas.
15. 1.3. Dispositivos Activos
Dispositivo activo es un dispositivo que generalmente
necesita un poder separado (aparte de la señal) para
operar, mientras que un dispositivo pasivo que no
necesita ninguna fuente de alimentación separada para
funcionar.
16. 1.3.1 Características de los
Semiconductores
Son elementos, como el germanio y el silicio, que a
bajas temperaturas son aislantes. Pero a medida que se
eleva la temperatura o bien por la adicción de
determinadas impurezas resulta posible su conducción.
Su importancia en electrónica es inmensa en la
fabricación de transistores, circuitos integrados, etc...
17.
Los semiconductores tienen valencia 4, esto es 4
electrones en órbita exterior ó de valencia. Los
conductores tienen 1 electrón de valencia, los
semiconductores 4 y los aislantes 8 electrones de
valencia.
18. 1.3.1.1 Estructura eléctrica
del Silicio
Si: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2
el átomo de silicio presenta un enlace covalente, esto quiere decir
que cada átomo está unido a otros cuatro átomos y compartiendo
sus electrones de valencia. Es así, porque de otra manera el silicio no
tendría el equilibrio en la capa de valencia, necesita 8 electrones para
su estabilidad. El enlace covalente lo forman todos los elementos del
grupo IV de la tabla periódica, al cual pertenece el silicio.
20. 1.3.1.3 Materiales Tipo N
y Tipo P
Un Semiconductor tipo N se obtiene llevando a cabo
un proceso de dopado añadiendo un cierto tipo de
átomos al semiconductor para poder aumentar el
número de portadores de carga libres (en este caso
negativos o electrones).
21.
Un Semiconductor tipo P se obtiene llevando a cabo
un proceso de dopado, añadiendo un cierto tipo de
átomos al semiconductor para poder aumentar el
número de portadores de carga libres (en este caso
positivos o huecos).
22. 1.3.2 Dispositivos
semiconductores
Semiconductores es un elemento que se comporta como un
conductor o como aislante dependiendo de diversos
factores, como por ejemplo el campo eléctrico o
magnético, la presión la radiación que le incide, o la
temperatura del ambienten el que se encuentre.
Cuando los circuitos electrónicos son sencillos, podemos
alimentarlos con corriente alterna.
Conforme se hacen mas complejos los circuitos electrónicos
es necesario utilizar corriente directa, una corriente que solo
circule en una sola dirección, porque su principal objeto es el
manejo de señales
23. Dispositivos
semiconductores
•Diac
•Rectificador •Tiristor IGCT
•Diodo controlado de •Transistor
•Estructura MOS silício •Transistor de
•Interruptor •SBS efecto campo
unilateral de •SIDAC •Transistor de
silicio •Stabistor unión bipolar
•JFET •Termistor •Triac
•MOSFET •Tiristor
•MTFET •Tiristor GTO
24. 1.3.2.1 Diodos
Diodo, componente electrónico que permite el paso
de la corriente en un solo sentido. Los diodos más
empleados en los circuitos electrónicos actuales son
los diodos fabricados con material semiconductor
25. 1.3.2.1.1 LED
LED son las siglas de Light Emision Diode, en
castellano diodo de emisión de luz. Se trata de un
dispositivo sólido, semiconductor y que emite una
radiación óptica cuando lo excita una corriente
eléctrica. Es decir, se consigue iluminación al aplicar
tensión y mover los electrones dentro del material
semiconductor.
26. 1.3.2.1.2 Rectificadores
Un rectificador es el elemento o circuito que permite
convertir la corriente alterna en corriente continua.
Esto se realiza utilizando diodos rectificadores, ya sean
semiconductores de estado sólido , válvulas al vacío o
válvulas gaseosas como las de vapor de mercurio.
27. 1.3.2.1.3 Zener
El diodo zener trabaja exclusivamente en la zona de
característica inversa y, en particular, en la zona del
punto de ruptura de su característica inversa
Esta tensión de ruptura depende de las características
de construcción del diodo, se fabrican desde 2 a 200
voltios. Polarizado en directa actua como un diodo
normal y por tanto no se utiliza en dicho estado
28. 1.3.2.2 Transistores
Los transistores son unos elementos que han
facilitado, en gran medida, el diseño de circuitos
electrónicos de reducido tamaño, gran versatilidad y
facilidad de control
29. 1.3.2.2.1 Bipolares
El transistor bipolar es un amplificador de corriente,
esto quiere decir que si le introducimos
una cantidad de corriente por una de sus patillas
(base), el entregará por otra (emisor) ,
una cantidad mayor a ésta, en un factor que se llama
amplificación.
El transistor bipolar es el más común de los
transistores, y como los diodos, puede ser de
germanio o silicio.
30. 1.3.2.2.2 FET
El transistor FET es un dispositivo semiconductor
que controla un flujo de corriente por un canal
semiconductor, aplicando un campo
eléctrico perpendicular a la trayectoria de la
corriente.
31. 1.3.2.2.3 MOSFET
MOSFET significa "FET de Metal Oxido
Semiconductor" o FET de compuerta aislada
Es un tipo especial de transistor FET que tiene una
versión NPN y otra PNP. El NPN es
llamado MOSFET de canal N y el PNP es
llamado MOSFET de canal P.
32. 1.3.2.3 Tiristores
Un tiristor es uno de los tipos más importantes de los
dispositivos semiconductores de potencia. Los
tiristores se utilizan en forma extensa en los circuitos
electrónicos de potencia. Se operan como
conmutadores biestables, pasando de un estado no
conductor a un estado conductor. Para muchas
aplicaciones se puede suponer que los tiristores son
interruptores o conmutadores ideales, aunque los
tiristores prácticos exhiben ciertas características y
limitaciones.
33. 1.3.2.3.1 SCR
es un dispositivo semiconductor biestable formado
por tres uniones pncon la
disposición pnpn (Figura 2). Está formado por tres
terminales, llamados Ánodo, Cátodo y Puerta. La
conducción entre ánodo y cátodo es controlada por
el terminal de puerta. Es un elemento unidireccional
(sentido de la corriente es único), conmutador casi
ideal, rectificador y amplificador a la vez.
34. 1.3.2.3.2 SCS
(SILICON CONTROLLED SWITCH)
Es similar en cuanto a construcción al SCR. La diferencia está en que
posee dos terminales de puerta, uno para entrar en conducción y
otro para corte. El SCS se suele utilizar en rangos de potencia
menores que el SCR.
El SCS tiene aplicaciones muy similares a las de SCR. Este último
tiene la ventaja de poder abrirse más rápido mediante pulsos en
cada uno de los terminales de gate, pero el inconveniente que
presenta respecto al SCR es que se encuentra más limitado en
cuanto a valores de tensión y corriente. También se utiliza en
aplicaciones digitales como contadores y circuitos temporizadores.
35. 1.3.2.3.3 DIAC
El DIAC es un diodo de disparo
bidireccional, especialmente diseñado para
disparar TRIACs y Tiristores (es un dispositivo
disparado por tensión).
El DIAC se comporta como dos diodos
zener conectados en serie, pero orientados en formas
opuesta. La conducción se da cuando se ha superado
el valor de tensión del zener que está conectado en
sentido opuesto.
36. 1.3.2.3.4 TRIAC
El Triac es un dispositivo semiconductor que
pertenece a la familia de los dispositivos de
control tiristores.
El triac es en esencia la conexión de dos tiristores en
paralelo pero conectados en sentido opuesto y
compartiendo la misma compuerta
38. 1.3.4 Aplicaciones de
semiconductores
Las aplicaciones de los semiconductores se dan en diodos,
transistores y termisores principalmente.
Diodos: Al unir un semiconductor N con otro P se produce
un fenómeno de difusión de cargas en la zona de contacto,
que crea una barrera de potencial que impide a los demás
electrones de la zona N saturar los restantes huecos positivos
de la zona.
39.
Si unimos un generador como se indica en la figura los
electrones libres de la zona N son repelidos por el polo
negativo y los huecos de la zona P por el polo positivo,
hacia la región de transición, que atraviesan. La
corriente pasa. No ocurriría esto si la conexión se
hubiera hecho con la polaridad invertida.
40. Transistores: Un transistor está constituida por dos
zonas: 1.- Dos N separadas por una P (transistor
NPN), esta disposición proporciona al conjunto unas
propiedades particulares, en especial amplificadoras.
2.- Dos P separadas por una N (transistor
PNP), permiten actuar sobre la intensidad de la
corriente electrónica que pasa entre dos cristales
semiconductores del mismo tipo, por medio de un
electrodo metálico aislado por una delgada capa de
óxido. Un transmisor se emplea, sobre todo, como
amplificador y también en ordenadores, como
interruptor rápido de la corriente.
41. Termisores: Se llama así a los semiconductores que
son sensibles a los cambios de temperatura, o
mejor, a aquellos en que las variaciones tienen, frente
a la composición, un gran valor.
42. 1.3.4.1 Rectificadores
Un rectificador es el elemento o circuito que permite
convertir la corriente alterna en corriente continua.
Esto se realiza utilizando diodos rectificadores, ya
sean semiconductores de estado sólido, válvulas al
vacío o válvulas gaseosas como las de vapor de
mercurio.
43. 1.3.4.2 Amplificadores
Es un circuito electrónico (normalmente se presenta
como circuito integrado) que tiene dos entradas y una
salida. La salida es la diferencia de las dos entradas
multiplicada por un factor (G) (ganancia):
Vout = G·(V+ − V−)el mas conocido y comunmente
aplicado es el UA741 o LM741.
44. 1.3.4.3 Conmutadores
Es un conmutador que conecta múltiples entradas y
múltiples salidas en forma de malla. Originalmente el
término fue usado literalmente, para una matriz de
conmutadores controlados por una malla de barras
metálicas, y luego fue ampliado a conmutadores de
matriz en general.
45. 1.3.4.4 Fuentes de
Voltaje
Es un dispositivo electrónico capaz de generar una
diferencia de potencial entre sus terminales (un
voltaje) para generar una corriente eléctrica.
En otras palabras son dispositivos que nos proveen
el voltaje necesario para que los circuitos electrónicos
funcionen, sin una fuente de voltaje, los circuitos
simplemente no encienden.
46. 1.4. Amplificadores
Operacionales
Son circuitos integrados con un nivel de componentes y
estructura interna complicada por lo que los vamos a
estudiar desde fuera como cajas negras.
La alimentación del circuito se realiza por medio de dos
fuentes de alimentación (alimentación simétrica). ,el
terminal de referencia de tensiones (masa) no está
conectado directamente al amplificador operacional. La
referencia de tensiones debe realizarse a través de
elementos externos al operacional tales como resistencias
48. 1.4.1.1 Seguidor Unitario
Es aquel circuito que proporciona a la salida la misma
tensión que a la entrada.
49. 1.4.1.2 Comparador
Un comparador es un circuito electrónico, ya
sea analógico o digital, capaz de comparar dos
señales de entrada y variar la salida en función de
cuál es mayor.
50. 1.4.1.3 Multiplicador
Los circuitos multiplicadores son redes
de diodos y condensadores que a partir de
una tensión alterna proporcionan una tensión
continua muy alta. Normalmente se suelen
denominar por el factor multiplicador que tienen
(triplicador, cuadriplicador...)
51. 1.4.1.4 Sumador
Un sumador es un circuito lógico que calcula la
operación suma. En los computadores modernos se
encuentra en lo que se denomina Unidad aritmético
lógica (ALU). Generalmente realizan las operaciones
aritméticas en código binario decimal o BCD exceso 3, por
regla general los sumadores emplean el sistema binario.
52. 1.4.1.5 Restador
de uno, para producir una
Este amplificador usa ambas entradas invertida y no
invertida con una ganancia
salida igual a la diferencia entre las entradas. Es un caso
especial del amplificador diferencial. Se pueden elegir
también las resistencias para amplificar la diferencia
53. 1.4.1.6 Integrador
Que integra o incorpora diferentes características o
elementos poniéndolos al mismo nivel, de manera
que forman parte de un todo
54. 1.4.2 Aplicaciones
Calculadoras analógicas
Filtros
Preamplificadores y buffers de audio y video
Reguladores
Conversores
Evitar el efecto de carga
Adaptadores de niveles (por ejemplo CMOS y TTL)
