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8/9/2019 electrónica pres

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Electrónica Básicaicat Unidad San Luis



Conceptos Básicos de Electricidad yElectrónica

La electricidad es una forma de Energía capaz deproducir calor, movimiento, luz y muchos otrosfenómenos físicos que proporcionan innumerablesbeneficios al hombre.

Los fenómenos eléctricos generalmente se utilizanpara obtener Potencia o Energía.

La electrónica es la rama de la electricidad queestudia el comportamiento de los electrones a través de elementos semiconductores como lo

son los diodos y los transistores




Los cuerpos sólidos, líquidos y gaseosos estáncompuestos por moléculas, las cuales estánconstituidas por agrupaciones de elementos que a

su vez están formados por átomos.

El átomo está constituido por un gran número departículas entre las que se destacan por su

importancia los protones, los electrones y los

neutrones.

El núcleo está formado por los protones (+) y losneutrones (0). Los electrones (-) se encuentrangirando en órbita elíptica alrededor del núcleo del

átomo.




El átomo

protones (+)

Los electrones (-)

neutrones (0)




Materiales con alta Conductividad




Corriente EléctricaLa acción de una energía externa puede lograr eldesplazamiento de cierto número de electrones.

El movimiento de estas cargas eléctricas en unconductor da origen a una corriente eléctrica.

La unidad que se utiliza para indicar la cantidad decorriente eléctrica presente en un circuito es elampere o amperio, para lo cual se utiliza:

Miliampere 1 mA = 10–3 AMicroampere 1 μA = 10–6 A




Las corrientes eléctricas pueden clasificarseatendiendo a la dirección de su movimiento en:

Corrientes Directas y Corrientes Alternas

Ejemplos de fuentes de Corriente Directa:Baterías, acumuladores y pilas.

Existen tres tipos de Corriente Directa:ContinuasVariablesPulsantes




Corrientes Alternas

La corriente alterna (como su nombre lo indica)

circula por durante un tiempo en un sentido ydespués en sentido opuesto, volviéndose a repetirel mismo proceso en forma constante.

Ejemplos de fuentes deCorriente Alterna:

Generadores

http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Sin.svg

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Voltaje o Tensión

La energía necesaria para poner en movimientouna corriente eléctrica se obtiene de diferentes

fuentes. Esta energía se conoce comúnmentecomo fuerza electromotriz, Voltaje o TensiónEléctrica.

La unidad de medida que se emplea para indicarla cantidad de tensión eléctrica existente en un

circuito es el volt o voltio.




Voltaje o Tensión

El voltaje suele expresarse mediante múltiplos,tales como:

el kilovolt (kV) y el megavolt (MV), y tambiénmediante submúltiplos como el milivolt (mV) y elmicrovolt (μV), cuyas equivalencias son:

1 kV = 103 V1 MV = 106 V1 mV = 10–3 V1 μV = 10–6 V




Resistencia

Podemos definir la resistencia como aquelcomponente que opone cierta dificultad al paso de

la corriente eléctrica.

Un componente pasivo eléctrico electrónico de dosterminales que se opone al flujo de corriente

eléctrica y produce una caída de voltaje en susterminales en concordancia con la Ley de Ohm.



oncep os s cos e ec r c a yElectrónica

Resistencia

La unidad de medida de la resistencia eléctrica seexpresa en Ohms y se representa por la letra

griega omega (Ω).

En la industria se utilizan los siguientessubmúltiplos:

el miliohm (mΩ ) 1 = 10–3el microhm (µΩ ) 1 = 10–6

y los múltiplos:

el kilohm (kΩ ) 1 = 103




Resistencia – Código de Colores

Cuando se va a leer el código de colores de unaresistencia, se debe colocar y leer de esta forma:

•La banda de color que está más cerca al bordees el primer número.

•Cada color representa un número en particularde acuerdo a las siguientes consideraciones:



Resistencia – Código deColores

1.La primera bandarepresenta la primeracifra.

2.La segunda bandarepresenta la segundacifra.

3.La tercera banda

representa el número deceros que siguen a losdos primeros números.

4.La cuarta bandarepresenta la tolerancia.Esta es usualmente





Clases de Resistencias:

Las resistencias se clasifican de acuerdo con la formade estar construidas, y también de acuerdo con losmateriales con los se lleva a cabo esta construcción.

•Resistencias aglomeradas.

•Resistencias de capa o película.

•Resistencias Bobinadas.



Conceptos Básicos de Electricidad yElectrónicaCondensadores

Los condensadores son dispositivos capaces dealmacenar una determinada cantidad de

electricidad

Se componen de dos superficies conductoras,llamadas armaduras, puestas frente a frente y

aisladas entre sí por un material aislante que es

llamado dieléctrico

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Conceptos Básicos de Electricidad yElectrónicaCondensadores - Funcionamiento

Frente a la corriente continua el condensador secomporta como un depósito que solamente seabre cuando la presión de alimentación (tensión)

varía.




Condensadores - Clasificación

La primera clasificación que se puede hacer delos condensadores es la relativa a su capacidaden cuanto a si ésta es permanente, o fija; o bien

es variable, lo que da origen a estas grandesramas constructivas, es decir:

Condensadores fijos

Condensadores variables




Condensadores – Tipos



Conceptos Básicos de Electricidad yElectrónicaCondensadores - Fijos

Los Condensadores Fijos pueden dividirse, a suvez, desde el punto de vista de los materialesempleados en su construcción en condensadores

de:PapelPoliésterPoliestireno

Poliéster metalizadoCerámicosElectrolíticos.



Conceptos Básicos de Electricidad yElectrónicaCondensadores – Valor Capacitivo

La capacidad de almacenamiento de electricidad deun condensador se expresa en una unidad de medidaa la que se le da el nombre de faradio.

UnidadesMicrofaradio (μF)1μF = 1 / 1, 000000 = 0.000001 = 10 -6 F

Nanofaradio (nF)

1nF = 1 / 1, 000000000 = 0,000000001 = 10 -9 F

Picofaradio (PF)1pF = 1 / 1, 000.000.000.000 = 0,000000000001 =

10 -12 F




Condensadores - Variables

Los condensadores variables son aquellos que, comosu propio nombre lo indica, pueden variar sucapacidad.

Se les puede clasificar en:

Trimmers

De Sincronización




Condensadores – Código de Colores

LETRA Tolerancia

"M" +/- 20%

"K" +/- 10%

"J" +/- 5%




Condensadores – Código 101

El código 101 es muy utilizado en capacitorescerámicos y tienen su valor impreso en el cuerpo.

Donde:uF = microfaradiopF = picoFaradio y se expresa con una cifra de

3 números. Los dos primeros números expresan susignificado por sí mismos, pero el tercero expresa elvalor multiplicador de los dos primeros.Ver la siguiente tabla.




Condensadores – Código 101




Condensadores – Valor Nominal




Condensadores – Cálculo




Inductancias - Bobinas

Las bobinas, también llamadas inductancias, sonlos elementos que varían en su diseñoprobablemente más que cualquier otro

componente.

En su concepción más elemental, una bobinaconsiste simplemente con un hilo conductor

arrollado sobre un material aislante.




Inductancias – Unidad de Medida La inductancia de una bobina se mide en

HENRIOS y se representa por la letra H o Hr

En la práctica se mide en

milihenrios (mH)

microhenrios (µ Η ).




Inductancias – Partes Bobinado:Es el arrollamiento de alambre de cobretotalmente aislado, en forma de espiras.

Núcleo:Es el dispositivo eléctrico del inductor, encargadode incrementar el flujo magnético en el bobinado.




Inductancias – Tipos Fijas y Variables

Y se subdividen en por su NúcleoDe HierroDe AireDe Ferrita




Comportamiento de

Resistencias, Capacitores e Inductancias

Componente Periodo transitorio Periodo estacionario

Resistencia Diferencias entre ambos periodos.

Condensador Permite un crecimientoprogresivo de su tensiónentre bornes

Alcanza la tensión de lafuente a la que estabaconectado

Bobina Permite un crecimientoprogresivo de laintensidad a través deella.

Alcanza la intensidadmáxima permitida por laresistencia y la fuente.



Ley deOhm

Georg SimonOhm (1789-1854)

físico ymatemático

alemán

Establece una relación entre

ladiferencia de potencial (v)

y laintensidad de corriente (I)al pasar a través de una

resistencia (R)



Ley de

Ohm

En un conductor recorridopor una corriente eléctrica

La intensidad de la corrienteeléctrica (I) que circula es

directamente proporcional a ladiferencia de potencial (V)aplicada e inversamenteproporcional a la resistencia

(R)



Ley de

Ohm

En unidades del Sistema internacional:

I = Intensidad en Amper (A)V = Diferencia de potencial en Volt (V)

R = Resistencia en Ohms (Ω)



Ley de

Ohm

Un conductor cumple la ley de Ohm si larelación entre V e I es CONSTANTE e igual

a R

de la relaciónanterior

CIRCUITOS EN SERIE:



Ley de

Ohm

IR

V=

CIRCUITOS EN SERIE:

Dos o más resistencias se encuentran conectadas en

serie cuando al aplicar al conjunto una diferencia depotencial, todas ellas son recorridas por la mismacorriente



Circuito Serie

La intensidad de lacorriente (I) es la

misma en todos lasresistencias del

circuito



La Corriente Iproduce unadisminución de

potencial V1 y V2 en

cada resistenciaV = V1 + V2

EL VALOR DE LA CORRIENTE ES ELMISMO EN TODOS LOS PUNTOS DE UN

CIRCUITO EN SERIE



Teniendo en cuenta

la Ley de Ohm:

V = I x R

V1 = I1 x R1

V2 = I2 x R2

Tenemos:

V = V1 + V2



Podemos calcular una

resistenciaequivalente:

R t = R1 + R2



Circuito

Paralelo

R1

VR2

V1 V

2

Dos o másresistencias se

encuentran enparalelo cuandotienen dosterminales comunes

de modo que alaplicar al conjuntouna diferencia depotencial, todas la

resistencias tienen lamisma caída detensión.

V = V1 = V2



La corriente total (It)se puede encontrarsumando las

corrientes en cadaramal, esto es debidoa que no puedecircular más

corriente de la queentrega la batería.

Esto está expresado

en la:LEY DE KIRCHHOFF

I t = I1 + I2Circuito

Paralelo

It R1

V

I1 I2

R2



LEY DE KIRCHHOFFDetermina que:

LA SUMA DE LAS CORRIENTES QUE ENTRAN A UN PUNTO ES IGUAL A LA SUMA DE LASCORRIENTES QUE SALEN DE DICHO PUNTO

It R1

V

I1

I2

R2



Podemos calcularuna resistencia

equivalente:

Circuito

Paralelo

R1

VR2

V1 V

2

R1

1R2

1+R t =



Conexión Serie -

Paralelo

+

-V R2

R1

R3

RESISTENCIAS EN SERIE Y DIVISOR DE



RESISTENCIAS EN SERIE Y DIVISOR DEVOLTAJE

El divisor de voltaje es una herramientafundamental utilizada cuando se desean conocervoltajes de resistencias específicas, y se conoce

el voltaje total que hay en dos resistencias

+

-V

V1R1

I

I R2 V2

R1 + R2

V2 = R2 V

R1 + R2

V1 =R1 V

L d W tt



Ley de Watt La ley de Watt, establece que la potencia en un

aparato eléctrico se puede determinar mediantela siguiente fórmula:

Es decir, si se conoce el voltaje aplicado y laintensidad de corriente que circula por el circuito,se puede calcular la potencia desarrollada en el

equipo.

P = V . I



El MultímetroUn Multímetro nos permite medir

tensiones, intensidades yresistencias en un circuito eléctrico.

1.- Primero seleccionamos función DC(continua) ó función AC (alterna).

2.- Después con la perilla selectora la

escala que más convenga (V, mV, A,mA, Ω).

3.- La punta de prueba negra SIEMPREse insertará en el puerto COM(común).

4.- Si se va a medir tensiones oresistencias se insertará la punta deprueba roja en el puerto V/Ω (a laderecha del puerto COM).

5.- Si se va a medir intensidades

insertamos la punta de prueba roja



Diodos

Semiconductor tipo N

Un Semiconductor tipo N se obtiene llevando a caboun proceso de dopado, añadiendo un cierto tipo deátomos al semiconductor para poder aumentar el

número de portadores de carga libres (en este caso,negativas).El propósito deldopaje tipo N esel de producir

abundancia deelectronesportadores en elmaterial



Diodos

Semiconductor tipo N

Un Semiconductor tipo P se obtiene llevando a caboun proceso de dopado, añadiendo un cierto tipo deátomos al semiconductor para poder aumentar el

número de portadores de carga libres (en este casopositivos).El propósito deldopaje tipo P es elde crear

abundancia dehuecos



Diodos



Diodos

Aceptadores Y DonadoresSe denomina semiconductor puro aquél en que los

átomos que lo constituyen son todos del mismo tipo(por ejemplo de germanio), es decir no tiene ninguna

clase de impureza.

Si a un semiconductor puro como el silicio o elgermanio, se le añade una pequeña cantidad de

átomos distintos (por ejemplo arsénico, fósforo…). Setransforma en un semiconductor impuro.

A las impurezas se las clasifica en donadoras yaceptadoras.



Diodos

Son componentes fabricados con material

semiconductor y tienen dos elementos llamados ánodoy cátodo.

Su principal función es permitir el paso de la corriente

en una sola dirección y por esta razón su aplicaciónmás importante es la de convertir corriente alterna en

continua.Los principales tiposson:

Rectificador Zener

Emisor de Luz oLED

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Diodos

Símbolo deldiodo.Si en un diodo aplicamos el borne negativo sobre el

cristal P y el borne positivo sobre el cristal N

El resultado será una concentración de huecos hacia elpolo negativo y de electrones libres hacia el polopositivo, con lo cual la zona Z aumentará todavía mássu resistencia hasta el punto de que, al estabilizar las

órbitas exteriores de la zona Z en una amplia gama,esta parte se comportará como el germanio nodopado, es decir como un cuerpo muy mal conductorde la corriente.

Así se ha formado una capa de bloqueo que impide el





Diodos

Símbolo deldiodo.

Si en un diodo aplicamos el borne positivo al cristal P, yel borne negativo al cristal N.

El paso de corriente se produce perfectamente la zonade resistencia Z se hace muy pequeña; los electronesdel cristal N son repelidos por el potencial negativo dela fuente de alimentación y atraviesan la zona Z

ocupando los huecos del cristal P, el cual cedecontinuamente electrones al polo positivo.

La intensidad atravesada es ahora tanta como laproporcionada con el generador de acuerdo con la

ca acidad de aso del diodo

i d




Diodo LED

El LED (Light-Emitting Diode: Diodo Emisor de Luz), es

un tipo especial de diodo que trabaja como un diodocomún, pero que al ser atravesado por la corriente

eléctrica, emite luz.

Este dispositivo semiconductor está comúnmenteencapsulado en una cubierta de plástico de mayorresistencia que las de vidrio que usualmente seemplean en las lámparas incandescentes. Aunque elplástico puede estar coloreado, es sólo por razones

estéticas, ya que ello no influye en el color de la luzemitida.

Usualmente un LED es una fuente de luz compuesta

con diferentes partes, razón por la cual el patrón de

i d i i



Diodo LED - Funcionamiento

En los materiales semiconductores, un electrón al pasar

de la banda de conducción a la de valencia, pierdeenergía; esta energía perdida se puede manifestar enforma de un fotón desprendido, con una amplitud, unadirección y una fase aleatoria.El que esa energía se manifieste en(calor por ejemplo) va a depender

principalmente del tipo de materialsemiconductor.

Al polarizar directamente un diodo

LED conseguimos que por la uniónPN sean inyectados huecos en elmaterial tipo N y electrones en elmaterial tipo P, es decir los huecosde la zona P se mueven hacia la

zona N y los electrones de la zona N

Di d LEDDentro del



Diodo LED

Terminales

Cubierta Plástica

Haz de Luz Emitido

Diodo

Diodo Emisorde Luz (LED)

Transistor



Transistor es

Q1

Base

Emisor

Colector

VBE

VBC

Transistor N NP



Transistor es

N NP

E

B

C

IE

Flujo deCorriente

Convencional

Flujo deCorriente deElectrones

IBICIC

IB

IE

Transistor



Transistor esExisten varios tipos que dependen de su proceso de

construcción y de las aplicaciones a lasque sedestinan.

Transistor bipolar de unión(BJT)

Transistor de efecto de campo,de union (JFET)

Transistor de efecto de campo,de metal oxidosemiconductor(MOSFET)

Transistores -



Transistores TiposTransistor de punta decontacto

Primer transistor queobtuvo ganancia, inventadoen

1947 por J. Bardeen y W.Brattain.Consta de una base de germanio sobre la que se apoyan,muy juntas, dos puntas metálicas que constituyen el

emisor y el colector.

La corriente de emisor es capaz de modular laresistencia que se "ve" en el colector, de ahí el nombre

de "transfer resistor".

Se basa en efectos de superficie, poco conocidos en sudía. Es difícil de fabricar (las puntas se ajustaban a

Transistores – El



Transistores El Primero

Transistores -



Tipos

Transistor de unión bipolar

BJT por sus siglas en inglés, se fabrica básicamentesobre un monocristal de Germanio, Silicio o Arseniurode Galio, que tienen cualidades de semiconductores,

estado intermedio entre conductores como los metalesy los aislantes como el diamante.

Sobre el sustrato de cristal, se contaminan en forma

muy controlada tres zonas, dos de las cuales son delmismo tipo, NPN o PNP, quedando formadas dosuniones NP.

Transistor



esObservemos que sucede desde el punto de vistaeléctrico, si unimos dos diodos entre si, es decir siunimos un conjunto P-N con otro N-P, dorso contradorso; o bien si unimos un N-P con otro P-N, en lasmismas condiciones.

Debido a que las dos secciones centrales poseen elmismo dopado, se confunden entre si, de modo quenos queda una unión real que equivale, en el primercaso, a P-N-P y en el segundo a N-P-N.

En 1949, alguien realizando pruebas se dio cuenta deque se hallaba ante un nuevo dispositivosemiconductor de enormes posibilidades, y lo bautizócon el nombre de transistor sacado de transfer resistor

(resistencia de transferencia, en inglés) porque el

Transistor



es

Transistor



es



N

Principio de funcionamiento del transistor bipolar

P N N P

Si la zona central es muy ancha el comportamiento es el dosdiodos en serie: el funcionamiento de la primera unión no

afecta al de la segunda



N


PP



N


PP

El terminal central (base) maneja una fracción de la corrienteque circula entre los otros dos terminales (emisor y colector):

EFECTO TRANSISTOR




N PP

El terminal de base actúa como terminal de control manejando

una fracción de la corriente mucho menor a la de emisor y elcolector.

El emisor tiene una concentración de impurezas muy superior ala del colector: emisor y colector no son intercambiables

Emisor

Base

ColectorTransistor PNP



P


NN

Se comporta de forma equivalente al transistor PNP, salvo quela corriente se debe mayoritariamente al movimiento deelectrones.

En un transistor NPN en conducción, la corriente por emisor,colector y base circula en sentido opuesto a la de un PNP.

Transistor NPNTransistor NPN




P NN

La mayor movilidad que presentan los electrones hace que las

características del transistor NPN sean mejores que las de unPNP de forma y tamaño equivalente. Los NPN se emplean enmayor número de aplicaciones.

Emisor

Base

ColectorTransistor NPN

Transistor NPNTransistor NPN



Fin del Curso

José Alfredo Tovar ColungaIngeniero Mecánico Electricista

2009

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