TEMA 1

ELECTRNICA

Electrnica Introduccin a la electrnicaResistenciasResistencias fijas Resistencias variablesResistencias dependientesCondensadoresSemiconductores: El diodoTransistoresCircuitos integradosAmplificadores operacionales Temporizador NE555La fuente de alimentacin

ElectrnicaIntroduccin a la electrnicaLa electrnica es una rama de la Fsica que se destina a aplicaciones de clculo (informtica), control automtico, manejo de seales de radio,...Se diferencia de la electricidad en que se manejan tensiones e intensidades bajas.Estudia la conduccin elctrica en los materiales SEMICONDUCTORES. (Causantes de la 3 Rev. Ind.)3 Rev. Ind.

ElectrnicaResistencias.Resistencias fijasSimbologa

Limitan la corriente de los circuitos. Protegen componentes ante I altas.El clculo del valor hmico se realiza observando los colores que aparecen en las resistencias

1 dgito2 dgitoEl multiplicador

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2.- RESISTENCIASResistencias variables Esta resistencia me permite ajustar entre 0 y un valor determinado la resistencia que ofrece al paso de corriente elctrica. Son usadas como reguladores de los distintos parmetros de un circuito. Las de vstago largo al que se le puede aplicar un mando se suelen llaman potencimetro. Smbolo Esquema del interior de la resistencia

Resistencias variables reales

Potencimetro

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2.- RESISTENCIASResistencias dependientes NTC, PTC Son resistencias dependientes de la temperatura, as:NTC: cuando aumenta la temperatura disminuye la resistencia, es un termistor de coeficiente negativoPTC: cuando aumenta la temperatura aumenta la resistencia, es un termistor de coeficiente positivo

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2.- RESISTENCIASResistencias dependientes (continuacin)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

ElectrnicaCondensador. Es un componente electrnico capaz de almacenar carga. Consiste en dos placas o armaduras metlicas separadas por un aislante llamado dielctrico.

Cuando la armadura se llene de e y la + ceda todos los que pueda se dice que el condensador est cargado.Un condensador se carga casi instantneamente.

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3.-Condensador (continuacin)

Definimos la capacidad de un condensador como la cantidad de carga elctrica que es capaz de almacenar un condensador por unidad de tensin.

Su unidad es el Faradio. El faradio es muy grande por eso se emplean submltiplos del faradio: milifaradio, microfaradio, nanofaradio y picofaradio. Smbolo:

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3.-Condensador (continuacin)

Tipos de condensadores No polarizados: Cualquier armadura puede ser positiva o negativa. Pueden ser de plstico, de papel o cermico segn sea el aislante.

Polarizados: estn sealadas las armaduras positiva y negativa. Son cilndricos. Tambin aparece la V mxima que pueden soportar. Son de mayor capacidad.

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3.-Condensador (continuacin)

Carga y descarga del condensador Conmutador en la posicin superior: carga del condensador; aumenta su tensin hasta los 10v de la pila. Conmutador en la posicin inferior: descarga del condensador; su tensin disminuye hasta cero.

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4.- SEMICONDUCTORES: El diodoQu es un semiconductor? Es un material con una resistividad menor que un aislante y mayor que un conductor.

Los elementos qumicos semiconductores utilizados son el Silicio (Si) y el Germanio (Ge).

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4.- SEMICONDUCTORES: El diodoSemiconductor intrnseco. Un semiconductor intrnseco est hecho slo de una clase de tomo, es decir, es puro.

Los cuatro electrones de valencia forman enlaces con otros tomos de Silicio.

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4.- SEMICONDUCTORES: El diodoSemiconductor extrnseco.Son materiales semiconductores que no son puros. Se les introducen tomos (llamados impurezas) en su estructura molecular para aumentar su conductividad elctrica.A la operacin de introduccin de estos tomos se le llama dopaje.Los semiconductores extrnsecos pueden ser:Tipo N: introducimos tomos con 5 electrones de valencia. Fsforo (P), Arsnico (As), Antimonio (Sb).Tipo P: introducimos tomos con 3 electrones de valencia. Boro (B), Galio (Ga), Indio (In).

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4.- SEMICONDUCTORES: El diodoSemiconductor extrnseco tipo N.Un electrn del tomo de Fsforo queda suelto, sin enlace.

El semiconductor queda cargado negativamente. (Hay ms electrones)

Mejora la conductividad del semiconductor al tener electrones con mucha movilidad.

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4.- SEMICONDUCTORES: El diodoSemiconductor extrnseco tipo P.Un electrn del tomo 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 loshuecos quieren que un electrn ocupe ese lugar.

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4.- SEMICONDUCTORES: El diodoEl diodo Es la unin de dos semiconductores extrnsecos, uno tipo P y otro tipo N.

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4.- SEMICONDUCTORES: El diodoQu ocurre cuando se unen un semiconductor tipo P y otro tipo NLos 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 + concentracin de e en el P ).

Estas zonas cargadas se conocen como zona de deplexin.

En esta zona se mantiene una d.d.p. llamada tensin umbral del diodo.

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4.- SEMICONDUCTORES: El diodoPolarizacin directa del diodo.Conectamos el + de la pila a la zona P y el de la pila a la NLos 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

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4.- SEMICONDUCTORES: El diodoPolarizacin 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 atrados.El diodo se bloquea porque los huecos de P estn ocupados y en N no hay huecos ni electrones. Se dice que el diodo est saturado. (En realidad hay una pequea corriente de e desde P hasta N, llamada corriente inversa de saturacin, de pocos microamperios).Conclusin: El diodo no permite el paso de la corriente.

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4.- SEMICONDUCTORES: El diodoRepresentacin del diodoDiodo real

El smbolo del diodo es el siguiente:

En este smbolo la base del tringulo representa al nodo (zona P) y el vrtice y la lnea vertical al ctodo (zona N)

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4.- SEMICONDUCTORES: El diodoGrfica I V del diodoSi medimos los valores de I y de V en el diodo tanto en polarizacin directa como inversa podemos obtener la siguiente grfica:

Tensin mnima Vu: es la V mnima de la pila en polarizacin directa para que conduzca el diodo.Intensidad mxima: si la intensidad que circula a travs del diodo es elevada el diodo se quema. Avalancha: cuando polarizamos en inversa y aumentamos la tensin en exceso se llega a la avalancha que produce la destruccin del diodo

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4.- SEMICONDUCTORES: El diodoGrfica I V del diodo casi ideal Si el diodo que consideramos fuese casi ideal (casi porque vamos a seguir considerando la tensin umbral Vu) la grfica sera:

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4.- SEMICONDUCTORES: El diodoTipos de diodos

Diodos de potencia: aguantan tensiones altas ( los de Silicio, con tensiones umbrales de 0,6 a 0,8 voltios aprox.)

Para rectificacin de la corriente: los de Germanio con tensin umbral de 0,2 o 0,3 voltios.

LEDs: diodos que emiten luz cuando se les polariza directamente.

LED realSmbolo

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4.- SEMICONDUCTORES: El diodoTipos de diodos (continuacin)

Zener: Se comporta como un diodo normal en polarizacin directa pero cuando se polariza en inversa y llega a una tensin Vz (tensin zner) el diodo zner permite el paso de corriente a su travs. Adems tiene la ventaja de que en esta situacin mantiene constante la tensin .

Smbolo

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4.- SEMICONDUCTORES: El diodoEjerciciosEn un circuito con un diodo de tensin umbral 0,8v polarizado directamente y sabiendo que adems 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 tensin umbral. Qu tensin tiene que tener la pila?

Electrnica Transistores.Son componentes que se utilizan principalmente: Para amplificar seales.Como interruptores controlados.Un tipo de transistores muy utilizado son los bipolares(BJT).Transistores bipolares hay de dos clases:Tipo PNP.

Tipo NPN.

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5.- TRANSISTORESTerminales del transistor NPNEmisor: es el terminal por el cual salen los portadores de carga.Base: es el terminal que regula el paso de corriente elctrica a travs del transistor.Colector: es el terminal por donde entran los portadores de carga.

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5.- TRANSISTORESEstados de funcionamientoCorte: 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

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5.- TRANSISTORESEstados de funcionamiento (continuacin)Zona activa: el transistor se utiliza para amplificar seales 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 ms se abriera el grifo porla corriente de la base ms corriente saldrapor el emisor.

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5.- TRANSISTORESEstados de funcionamiento (continuacin)Zona saturacin: ahora por mucha intensidad que entre por la base, por el emisor sigue pasando prcticamente 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 mximo el grifo de electrones entre el colector y el emisor .

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5.- TRANSISTORESValores del transistor en los distintos estados de funcionamiento

IcVbeVceCorte0A< 0,7 vVcc = VpilaZona directaIc = Ib 0,7 vVccVce0,2vSaturacinIc Ib> 0,7 v 0,2 v

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5.- TRANSISTORES1.- Indica los elementos que puedes observar en el siguiente circuito y explica qu tengo que hacer para que luzca la bombilla. Justifica tu respuesta

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5.- TRANSISTORESSolucin al ejercicio 1Para que luzca la bombilla debo cerrar el interruptor permitiendo que llegue corriente a la base del transistor, pasando as el transistor al estado de conduccin (Vbe>0) Al estar en conduccin el transistor permite el paso de corriente entre el colector y el emisor, de esta forma circula corriente por la bombilla y luce.

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5.- TRANSISTORES2.- Indica los elementos que puedes observar en el siguiente circuito y explica qu tengo que hacer para que luzca la bombilla. Justifica tu respuesta

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5.- TRANSISTORESSolucin al ejercicio 2Para 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 as el transistor est en estado de conduccin.En el estado de conduccin circula corriente entre el colector y el emisor y de esta forma luce la bombilla

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5.- TRANSISTORES3.- El sensor de luz -Indica los elementos que puedes observar en el siguiente circuito y explica qu tengo que hacer para que luzca la bombilla. Justifica tu respuesta

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5.- TRANSISTORESSolucin al ejercicio 3 El sensor de luz Cuando la LDR recibe luz ofrece poca resistencia, entonces la intensidad circula a travs de la LDR y no por la base del transistor.Por lo tanto al entrar suficiente intensidad por la base del transistor, ste est 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. As casi toda la corriente va hacia la base del transistor pasando ste al estado de conduccin.En estado de conduccin circula corriente entre el colector y emisor por lo que luce la bombilla.

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5.- TRANSISTORESCircuitos solucin de los ejercicios 1,2,3

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5.- TRANSISTORES4.- Sabiendo que el transistor del siguiente circuito est polarizado en zona activa, calcula las corrientes en el transistor y la Vce. Datos: = 70; Vbe = 0,7v

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5.- TRANSISTORES5.- Sabiendo que el transistor del siguiente circuito est 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

Electrnica Circuitos integrados.Son circuitos que tienen un uso especfico. Estn compuestos de transistores, diodos, condensadores, Tambin se les llama microchip.

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6.- CIRCUITOS INTEGRADOSAMPLIFICADORES OPERACIONALESEs un componente bsico en la realizacin de circuitos analgicos y muy comn en las funciones electrnicas de control.Caractersticas:Gran resistencia de entrada (Idealmente )Elevada ganancia de tensin (Idealmente )Baja resistencia de salida (Idealmente 0)

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6.- CIRCUITOS INTEGRADOSAMPLIFICADORES OPERACIONALES (continuacin)

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6.- CIRCUITOS INTEGRADOSAMPLIFICADORES OPERACIONALES (continuacin)Funcionamiento sin realimentacin. ComparadorSi V+ > V- V0 = + VccSi V- > V+ V0 = - Vcc

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6.- CIRCUITOS INTEGRADOSAMPLIFICADORES OPERACIONALES (continuacin)Funcionamiento con realimentacin. a) Si introducimos la seal por la entrada no inversora V+ (amplificador no inversor)

Vo = (1 + R2/R1) Vin

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6.- CIRCUITOS INTEGRADOSAMPLIFICADORES OPERACIONALES (continuacin)Funcionamiento con realimentacin. a) Amplificador no inversor. EjemploSi R2 = 20 k y R1 = 10k V0 = 3 Vin

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6.- CIRCUITOS INTEGRADOSAMPLIFICADORES OPERACIONALES (continuacin)Funcionamiento con realimentacin. b) Si introducimos la seal por la entrada inversora V- (amplificador inversor)

Vo = - (R2/R1) Vin

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6.- CIRCUITOS INTEGRADOSAMPLIFICADORES OPERACIONALES (continuacin)Funcionamiento con realimentacin. a) Amplificador inversor. EjemploSi R2 = 20 k y R1 = 10k V0 = -2 Vin

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6.- CIRCUITOS INTEGRADOSTEMPORIZADOR 555Circuito integrado temporizador de 8 pines

Requiere slo unos pocos componentes adicionales para realizar tiles tareas, relacionadas con la temporizacin tales como osciladores astables, etc...

Puede funcionar como retardador de desconexin (monoestable)

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6.- CIRCUITOS INTEGRADOSTEMPORIZADOR 555 (continuacin)Puede funcionar como generador de onda cuadrada (astable)T = T1 + T2 T1 = 0.7 (R1 + R2) C1 T2 = 0.7 R2 C1 F = 1 / T

ElectrnicaLa fuente de alimentacin.La fuente de alimentacin nos va a permitir transformar la corriente alterna en corriente continua

Corriente alterna: caCorriente continua: cc

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7.- LA FUENTE DE ALIMENTACINTIPOS DE CORRIENTE ELCTRICACorriente alterna: Se denomina corriente alterna a la corriente elctrica en la que la magnitud y direccin varan cclicamente

A diferencia de la corriente alterna en la corriente continua las cargas elctricas circulan siempre en la misma direccin desde el punto de mayor potencial al de menor

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7.- LA FUENTE DE ALIMENTACINPara pasar de ca a cc debemos seguir los siguientes pasos

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7.- LA FUENTE DE ALIMENTACINEl transformadorPermite pasar de un voltaje de 230V a tensiones bajas de 12 o menos voltios

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7.- LA FUENTE DE ALIMENTACINEl rectificadorLogra pasar de una corriente alterna a una corriente pulsante gracias al puente de diodos