TRABAJO DE TECNOLOGÍA

Nombre: Rubén Barbero Muñoz

Curso: 4º E.S.O.Año: 2010

HISTORIA DE LOS APARATOS ELECTRONICOS:

TELEVISOR

Año:1926 Persona: John Logie Baird

BOMBILLA

Año: 27 Enero1880 Persona: Thomas Alva Edison

TELÉFONO

Año: En el siglo XIX Persona: Antonio Giussepe Meucci

TELÉFONO MÓVIL

Año: 17 de Octubre de 1973 Persona: Martín Cooper

ORDENADOR

Año: l792-1871 Persona: Charles Babbage

TOSTADORAAño: 1919 Persona: Strite, Charles

LAVADORA

Año:1901 Persona: Alva Fisher

FRIGORÍFICO

Año:1927 Persona: Thomas Midgley

DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS:

Diodo: Un diodo es un dispositivo que permite el paso de la corriente eléctrica en una única dirección. De forma simplificada, la curva característica de un diodo (I-V) consta de dos regiones, por debajo de cierta diferencia de potencial, se comporta como un circuito abierto (no conduce), y por encima de ella como un circuito cerrado con muy pequeña resistencia eléctrica.

Transistor: Un transistor es un aparato que funciona a base de un dispositivo semiconductor que cuenta con tres terminales, los que son utilizados como amplificador e interruptor. Una pequeña corriente eléctrica, que es aplicada a uno de los terminales, logra controlar la corriente entre los dos terminales.

Los transistores se comportan como parte fundamental de los aparatos electrónicos, análogos y digitales.

Condensador: El condensador, humilde componente pasivo, generalmente de dos terminales, no es un invento de este siglo, ni siquiera del siglo pasado, pero sin embargo, esta presente en alguna de sus variantes en prácticamente todo circuito electrónico. un condensador consta simplemente de dos placas conductoras separadas por un aislante.

Un condensador dispone de dos terminales metálicos, que sirven para conectarlo eléctricamente a los demás componentes del circuito.

Resistencia Eléctrica: Resistencia eléctrica es toda oposición que encuentra la corriente a su paso por un circuito eléctrico cerrado, atenuando o frenando el libre flujo de circulación de las cargas eléctricas o electrones. Cualquier dispositivo o consumidor conectado a un circuito eléctrico representa en sí una carga, resistencia u obstáculo para la

circulación de la corriente eléctrica.

Código de colores e las resistencias:Las resistencias son elementos pasivos muy comunes en los circuitos, ya que son indispensables en cualquier diseño eléctrico o electrónico. Posteriormente conoceremos algunas de sus aplicaciones. Para identificar su valor se usa el llamado código de colores. En la figura 1 ilustramos una resistencia típica.

Color Primera bandaPrimer dígito

Segunda bandaSegundo dígito

Tercera bandasTercer dígito

Cuarta bandaTolerancia

Negro 0 0 1

Marrón 1 1 10

Rojo 2 2 100

Naranja 3 3 1000

Amarillo 4 4 10000

Verde 5 5 100000

Azul 6 6 1000000

Violeta 7 7 10000000

Gris 8 8 100000000

Blanco 9 9 1000000000

Dorado 0.1 5%

Plateado 0.01 10%

Ninguno 20%

Tabla del código de colores:

Tiristor: 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. Características de los tiristores:

Un tiristor es un dispositivo semiconductor de cuatro capas de estructura pnpn con tres uniones pn tiene tres terminales: ánodo cátodo y compuerta. La fig. 1 muestra el símbolo del tiristor y una sección recta de tres uniones pn. Los tiristores se fabrican por difusión.

Dispositivos optoelectrónicos: • Son los dispositivos que están relacionados con la

luz:• Diodo LED. • Fotodiodo. • Display de 7 segmentos.

• Optoacoplador.

• diodo led • Es un diodo emisor de luz. Símbolo: • Se basa en:

*El negativo de la pila repele a los electrones que pasan de n a p, se encuentran en p con un hueco, se recombina con él y ya no es electrón libre, al bajar de BC a BV pierde una energía E que se desprende en forma de luz (fotón de luz).

*Diferencias entre un diodo normal y un LED:*Diodo normal, E en forma de calor.

Diodo LED, E en forma de fotón.(E = h*f, h = cte de Planck, f = frecuencia que da color a esa luz).

*Diodo normal hecho de silicio.Diodo LED hecho de As, P, Ga y aleaciones entre ellas. Para cada material de estos la distancia de BC y BV es distinta y así hay distintos colores, y mezclándolos se consiguen todos, hasta de luz invisible al ojo humano.

Aplicación:• Lámparas de señalización. • Alarmas (fotones no visibles). • Etc... • El diodo LED siempre polarizado en directa, y

emitirá luz.• Podemos usar esto en una fuente de alimentación que

hemos dado.

*La intensidad del LED:

*Normalmente para el valor de 10 mA se suelen encender (ver en el catálogo). La tensión en el LED:

*Diferencia con el silicio, la tensión es mayor. Cuando no dice nada se coge VLED = 2 V.

*Aquí el diodo LED es un indicador que nos dice si la fuente de alimentación está encendida o apagada.

*EJEMPLO: TIL 222 LED verde                    VLED = 1,8 : 3 V

Hay que ver que luz da, si funciona bien en ese rango de valores. Se sacan las intensidades para los 2 extremos:

La corriente varía muy poco, lo que implica que la iluminación varía muy poco, está muy bien diseñado.

*EJEMPLO:

*No es muy buen diseño porque la intensidad varía bastante, y la iluminación varía mucho.

*Conclusión: Los circuitos con tensiones grandes y resistencias grandes funcionan bien, por lo tanto, si se pueden tomar valores grandes.

Display de 7 segmentosSon 7 diodos LED:

• Se utiliza en electrónica digital con + 5 V y 0 V.• EJEMPLO: El 7:

En este ejemplo se han encendido los LED A, B y C

*Simulación:

En esta applet podemos ver los distintos dígitos que se pueden conseguir utilizando el display de 7 segmentos.

Al pulsar cada botón aparecerá el dígito respectivo.

 *El fotodiodo:

Recibe luz, al contrario que el led:

Se usa en polarización Inversa. Diodo normal en inversa:

Cuando se coloca una pila en inversa, el negativo atrae a los huecos y los saca de la unión con el ión ( lo mismo con el positivo y los electrones). Pero se llega a un equilibrio, un equilibrio con una W (anchura de z.c.e.) concreta.

Y no tenemos ni huecos ni electrones en la z.c.e. (W) y esa unión me la pueden pasar los portadores (h y e) (solo quedan los iones en la W)

Hay una pequeña generación térmica y los pares h-e que se crean se recombinan antes de llegar a W... No sirve para nada, se recombinan pero los que se generan cerca de la unión pueden cruzar y los minoritarios sirven para cruzar y tenemos e hacia la izquierda y h hacia la derecha. Tenemos así una corriente inversa de saturación que es muy pequeña. Otra corriente que tenemos es la If que es también pequeña.

Se suele coger la corriente de p hacia n, en la realidad es al revés, por eso I = -IS - If, es negativa.

En un fotodiodo además de la generación térmica se le suma la "Generación por energía luminosa", que la crean los fotones que atacan cerca de la unión formando más pares h-e y por lo tanto más corriente. Entonces tenemos:

Y la corriente es mayor:

Aumenta en valor absoluto. Es para convertir energía luminosa en energía eléctrica.

*Aplicación:

Las placas solares están basadas en los fotodiodos. Si los pongo en paralelo es el doble, por eso se ponen muchos.

Pero el rendimiento es pequeño todavía. En fotodiodos interesa que la luz se de cerca de la unión por eso están pintadas de negro en todo excepto cerca de la unión.

*El optoacoplador:

Es un encapsulado con 4 patillas, también de negro, para que no salga luz de dentro hacia fuera.

Si vario la pila varía ILED, varía la iluminación que recibe el fotodiodo, varía su corriente I. Esta variación de V afecta a la I y esta a la tensión en RL. En realidad ese circuito es como:

Pero el fotodiodo sirve para aislar, puede dar problemas conectar directamente a la carga.

*EMPLO: Conectar un torno, le tengo que pasar información con un control numérico.

Le mando información en 5 V y 0 V y como es un ambiente malo puede haber información que varía, picos problemas (o vuelven del torno picos). Hay que aislar un circuito de

control (CNC) de la máquina que voy a controlar.

El optoacoplador suele quitar los picos, amortigua los parásitos, no reacciona tan bruscamente a la luz y se reducen esos picos problemáticos.

*Aplicación: Osciloscopio

Tiene problemas de tierra. Se puede hacer un cortocircuito entre las 2 tierras

Solución poner un Optoacoplador para medir lo que se quiera.

Ahora si se puede y no tenemos el cortocircuito que teníamos

anteriormente.

Circuitos integrados:*Los amplificadores operaciones se construyeron como circuitos

discretos. El termino de amplificador operacional se refiere a un amplificador que lleva una operación matemática. Históricamente, los primeros se usaron en computadoras analógicas, donde ejecutaban operaciones matemáticas tales como integración y diferenciación.

*Actualmente, la mayoría de los amplificadores operacionales se producen como circuitos integrados. Antes de estudiar los circuitos de amplificadores operacionales y otros temas afines, demos un breve vistazo a la forma en que se construyen los circuitos integrados bipolares. El proceso que se describe a continuación es una de las formas de las muchas que hay. Lo único que se necesita es la idea general de cómo se produce un CI. Este sencillo conocimiento hará más fácil entender ideas mas avanzadas acerca de los amplificadores operacionales.

*En primer lugar, un fabricante produce un cristal p de varias pulgadas de largo.

*Este se corta en varia obleas delgadas como se ve en la siguiente figura.

*Un lado de la oblea se reviste de un aislante y se pule para dejarla libre de asperezas. A la oblea se le llama sustrato p; y es el que se usara como chasis de de los componentes integrados. A continuación, las obleas se colocan en un horno. Aquí se hace circular por encima de ellas una mezcla de gas de átomos de silicio y átomos pentavalentes. Esto forma una capa delgada de semiconductor tipo n en la superficie caliente del sustrato en la siguiente figura.

*Se le llama a esta capa epitaxial. La capa epitaxial tiene un espesor de aproximadamente de 0.1 a 1 mil.

*Para evitar que la capa epitaxial se contamine, se sopla sobre la superficie oxigeno puro. Los átomos de oxigeno se combinan con los de silicio, para formar una capa de dióxido de silicio (SiO2) en la superficie.

*Esta capa precidida al vidrio de SiO2 sella la superficie y evita reacciones químicas posteriores. El sellado de la superficie se conoce como pasivacion.

*Cada una de estas áreas se convertirá en un chip. Pero antes de que la oblea se corte, el fabricante producirá cientos de circuitos en ella, uno en cada área Esta producción en masa es la razón del bajo costo de los circuitos integrados.

*La forma en que sé horma un transistor integrado es la siguiente. Una sección del SiO2 se desprende, quedando expuesta parte de la capa epitaxial

¿Qué es un Circuito Integrado?

Circuito electrónico en miniatura construido sobre un soporte de silicio y que viene generalmente en un

encapsulado negro con patillas de metal

Definición

Un circuito integrado (CI) es una pastilla o chip muy delgado en el que se encuentran miles o millones de dispositivos electrónicos interconectados, principalmente diodos y transistores, aunque también componentes pasivos como resistencias o condensadores. Su área puede ser de 1 cm2 o incluso inferior.

Algunos de los circuitos integrados más avanzados son los microprocesadores que controlan múltiples artefactos: desde ordenadores hasta electrodomésticos, pasando por los teléfonos móviles. Otra familia importante de circuitos integrados la constituyen las memorias digitales.

Aplicaciones

Inventor

El primer CI fue desarrollado en 1958 por el ingeniero Jack Kilby justo meses después de haber sido contratado por la firma Texas Instruments. Se trataba de un dispositivo de germanio que integraba seis transistores en una misma base semiconductora para formar un oscilador de rotación de fase.En el año 2000 Kilby fue galardonado con el Premio Nobel de Física por la contribución de su invento al desarrollo de la tecnología de la información.

Ventajas

Presentan muchas ventajas asociadas a la reducción de sus dimensiones (menor peso y longitud de conexiones, mayor velocidad de respuesta, menor número de componentes auxiliares, bajo precio y consumo de energía…)

Inconvenientes

En caso de deterioro se ha de sustituir completamente el circuito integrado, ya que por la complejidad y tamaño de los componentes se hace inviable su

reparación.

Clasificación

Los circuitos se clasifican en dos grandes grupos:

• Circuitos integrados analógicos: Pueden constar desde simples transistores encapsulados juntos, sin unión entre ellos, hasta dispositivos completos como amplificadores, osciladores o incluso receptores de radio completos.

• Circuitos integrados digitales: Pueden ser desde básicas puertas lógicas (and, or, not) hasta los más complicados microprocesadores.

FabricaciónTraer al mundo un procesador es sumamente complejo, pero

resumiéndolo mucho podríamos decir que se elaboran de la siguiente manera:

• Exposición. Se expone un capa de dióxido de silicio al calor y a determinados gases para lograr que crezca y obtener una lámina u oblea de silicio tan fina que es imperceptible al ojo humano.

• Fotolitografía. Se aplica luz ultravioleta sobre la oblea a través de una plantilla. El dibujo de dióxido de silicio resultante se fija con productos químicos. Un procesador consta de varias de estas capas, cada una con una plantilla distinta y cada una más fina que la anterior.

• Implantación de iones. La oblea es bombardeada con iones para alterar la forma en la que el silicio conduce la electricidad en esas zonas.

• División. En cada oblea se han creado miles de micros. Una vez el trazado de su circuito ha sido comprobado, se cortan individualmente con una sierra de diamante.

• Empaquetado. La parte más fácil. Cada micro se inserta en el paquete protector que le da la apariencia que todos conocemos y que le permitirá ser conectado a otros dispositivos.

Fabricar un circuito integrado es un proceso complejo, ya que tiene una

alta integración de componentes en un espacio muy reducido. Cada fabricante tiene sus propias técnicas que guardan como secreto de empresa, aunque las técnicas son parecidas. La fabricación

se realiza en las llamadas salas limpias.

Fabricación

Sala Limpia

La principal característica de estas fábricas es que son inmaculadamente limpias, ya que una simple mota de polvo podría echar a perder millares de microprocesadores. Para evitarlo cuentan con sistemas de filtración que renuevan el aire diez veces por minuto. Es decir, son 10.000 veces más limpias que un quirófano. Sus trabajadores van completamente forrados con un traje estéril que una persona poco familiarizada tardaría más de media hora en ponerse.