practicas e_ d_ pot_ junio 2012(1)
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LABORATORIO DE ELECTRÓNICA DE POTENCIA
DQM 1
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UNIDAD PROFESIONAL CULHUACAN
M. en C. DONACIANO QUINTERO M.
INGENIERÍA
MECÁNICA
5º SEMESTRE
LABORATORIO
ELECTRÓNICA DE POTENCIA
APUNTES
(LIBRO DE PRÁCTICAS)
ALUMNO: ___________________________ GRUPO: _________
LABORATORIO DE ELECTRÓNICA DE POTENCIA
DQM 2
ASIGNATURA: Laboratorio de Electrónica de Potencia SEMESTRE: Quinto , Ingeniería Mecánica..
PROGRAMA GENERAL
OBJETIVO GENERAL:
Fomentar el desarrollo de la creatividad e ingenio del alumno en el campo de la electrónica, elaborando en el laboratorio pruebas y experimentos con los diferentes componentes electrónicos para el control de potencia eléctrica.
CONTENIDO SINTÉTICO:
I Introducción al Laboratorio de Electrónica de Potencia y Soldadura de Componentes Electrónicos. II Armado de una Fuente de Alimentación Regulada a 5 volts. III Polarización y Prueba de Diodos Semiconductores. IV Polarización y Prueba de Transistores.
V El Transistor como Interruptor o Multivibrador Ajustable. (Flip Flop)
VI Control de Potencia con DIAC. VII Control de Potencia con SCR. VIII Control de Potencia con TRIAC. IX Relee Electrónico de estado sólido, (La Interfase).
METODOLOGÍA:
En el laboratorio se comprobara lo expuesto en las clases de Teoría, para cada
practica se deberá llevar el material solicitado previamente para su construcción
y pruebas.
Se proporcionara el conocimiento necesario para que el alumno pueda efectuar
futuros circuitos electrónicos de control al realizar estas prácticas y estar en
condiciones de elaborar un proyecto de aplicación.
ACREDITACIÓN Y EVALUACIÓN:
La primera evaluación será de las 4 primeras prácticas.
La segunda evaluación será de las prácticas 5,6 y 7. La tercera evaluación será de las prácticas 8 y 9. Participación activa en clase.
Asistencia y Evaluación Total del libro de Prácticas.
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BIBLIOGRAFÍA Y CONTENIDO DEL LIBRO DE PRÁCTICAS:
*Manual de Laboratorio de Electrónica de Potencia. Ing. Juan Manuel Jiménez *Manual de Transistores, Tiristores y Diodos, R.C.A. edit. ARBÓ. Argentina. *El ABC de la Electrónica STEREM. *Electrónica Aplicada, Frost, John S. Experimentos 15 y 16, pag. 127 – 144. *Boylestad Robert/ Nashelsky Louis, Electrónica Teórica de los Circuitos, Prentice-Hall. *APUNTES DE ELECTRÓNICA DE POTENCIA, PROF. DONACIANO QUINTERO
.
A. NUEVE (9) PRÁCTICAS:
PRACTICA 1 INTRODUCCIÓN AL LABORATORIO DE ELECTRÓNICA DE POTENCIA Y
SOLDADURA DE COMPONENTES ELECTRÓNICOS. PRACTICA 2
ARMADO DE UNA FUENTE DE ALIMENTACIÓN REGULADA A 5 VOLTS CC.
PRACTICA 3 POLARIZACIÓN Y PRUEBA DE DIODOS SEMICONDUCTORES
PRACTICA 4 POLARIZACIÓN Y PRUEBA DE DIODOS TRANSISTORES
PRACTICA 5 EL TRANSISTOR COMO INTERRUPTOR O MULTIVIBRADOR AJUSTABLE
(FLIP FLOP)
PRACTICA 6 CONTROL DE POTENCIA CON DIAC
PRACTICA 7 CONTROL DE POTENCIA CON SCR
PRACTICA 8 CONTROL DE POTENCIA CON TRIAC
PRACTICA 9 RELEE ELECTRÓNICO DE ESTADO SÓLIDO (LA INTERFASE)
B. DIAGRAMAS DE CIRCUITOS DE PRÁCTICAS EN PCB (“PCB” PRINTED CIRCUIT BOARD) C. GLOSARIO DE TÉMINOS DE ELECTRÓNICA DE POTENCIA,
PROF. D. QUINTERO M.
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DQM 4 Fig. 1.1
INTRODUCCIÓN A LA ELECTRÓNICA
ELECTRÓNICA
Según Millman y Seely.
La definición de Electrónica admitida más ampliamente es la realizada por Millman y Seely, posteriormente adaptada por el Institute of Radio Engineers (IRE): "La rama de la Ciencia y la Técnica que se ocupa, por un lado, del funcionamiento de los electrones en el vacío, en presencia de campos eléctricos y magnéticos y de las interacciones electrón—materia y electrón—radiación, lo que constituye básicamente el estudio de los dispositivos electrónicos. Por otro lado, se ocupa del diseño de los dispositivos y sus aplicaciones prácticas, basadas en los principios y dispositivos anteriores." Según el “Institute of Radio Engineers” (IRE): "El campo de la Ciencia y la Ingeniería que trata de dispositivos electrónicos y de su utilización, entendiendo por dispositivo electrónico aquel en el que tiene lugar la conducción por electrones a través del vacío, de un gas o de un medio semiconductor." Según el Diccionario de la Real Academia Española: "La ciencia que estudia dispositivos basados en el movimiento de los electrones libres en el vacío, gases o semiconductores, cuando dichos electrones están sometidos a la acción de campos electromagnéticos”.
ELECTRÓNICA ANÁLOGA Y ELECTRÓNICA DIGITAL
ELECTRÓNICA ANÁLOGA:
Se encarga del estudio de las señales analógicas o señales continuas como todas aquellas que pueden tomar una infinidad de valores en un intervalo finito. También se rige por los denominados, circuitos análogos o lineales, llamados así porque la gran variedad de señales que se presentan, pero sobre todo, por la variación continua de los valores que la configuran (ver señales análogas). Hacen parte de la misma el análisis de los circuitos con diodos, con transistores, los amplificadores, y sus aplicaciones, etc.
La señal de la figura 1.1 así lo muestra, la magnitud de voltaje “E” que varía y depende en forma continua del tiempo, (variable “t”).
En términos estrictos; una magnitud de voltaje que representa a la señal en el tiempo, pudiendo tomar un valor de un conjunto infinito de valores en un instante de tiempo
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Fig. 1.2
se dice, que es una representación Análoga.
Ejemplo: El velocímetro. La velocidad de un auto varia gradualmente sobre un intervalo continuo de valores, la velocidad del auto se puede variar entre valores de 0 y 100 Km./h.
Otros ejemplos de señales análogas pueden ser:
e-at cos wt
1 / a2 (at-1 + e-at)
Una Ecuación diferencial.
ELECTRÓNICA DIGITAL:
Se encarga del estudio de las señales digitales o discretas, las cuales son llamadas también como señales binarias y se refiere únicamente a una señal discreta (moderada) que solo puede tomar dos valores (0,1).
En términos estrictos: La magnitud de Voltaje “E” que representa a la señal en tiempo, puede tomar un valor de un conjunto finito y discreto de valores para un instante determinado de tiempo, esto es una representación digital. En la figura 1.2. E toma los valores 5 ó 0 Volts según la variación de t. Ejemplo: Reloj Digital. La hora varía continuamente pero la lectura del cronometro no cambia de la misma manera. Varía en etapas.
“Digital = Discreto” (reloj numerico) (paso a paso)
“Análogo = Continuo” (reloj de manecillas)
Otros ejemplos de señales digitales pueden ser:
Código Morse. (convierte las letras del alfabeto en grupos de puntos o rayas)
Señales codificadas en forma digital (ver la figura 1. 3). a. Binaria de polaridad única (fig. 1.3)
1 1 1
0 0 0 0 0
Figura No 1. 3. Señal digital binaria con polaridad única
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ELECTRÓNICA DE POTENCIA
Una definición es: El manejo y control óptimo de la Potencia Eléctrica, regulada, operada por componentes o dispositivos que integran Circuitos Electrónicos digitales o analógicos en baja tensión (110 - 220volts.
TABLA DE DATOS Y CONCEPTOS BÁSICOS
CÓDIGO DE COLORES DE RESISTENCIAS
Las bandas decorativas que tienen las resistencias para circuitos electrónicos, indican el valor de su resistencia en ohms. Los colores de estas tres bandas indican un valor específico, por ejemplo, ver la siguiente tabla:
COLOR 1ER BANDA 2DA. BANDA 3ER. BANDA (MULTIPLICADOR)
NEGRO 0 0 1 CAFÉ 1 1 10 ROJO 2 2 100 NARANJA 3 3 1000 AMARILLO 4 4 10 000 VERDE 5 5 100 000 AZUL 6 6 1 000 000 VIOLETA 7 7 GRIS 8 8 BLANCO 9 9 Algunas veces existe una cuarta banda que indica la tolerancia de la resistencia: Oro = + - 5%, Plata=+- 10%, Ninguna= +- 20%
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Pulsador N.A. (Normalmente Abierto)
Superbásico. Es un botón que cierra el contacto eléctrico entre sus patillas al
oprimirse, pueden ser normalmernte cerrado o abierto.
Su representación en el diagrama del Arduino (centro arriba, S1) está un poco complicada y
se utiliza poco, sin embargo el pulsador que normalmente se usa es el que esta abajo de
esta. En el gráfico de arriba a la derecha, el pulsador se conecta junto a la resistencia de 10K
al pin 1 del Atmega8 para configurar la etapa de Reset tal como aquí se muestra. La bolita de
5 V señala la salida del 7805.
PROTOBOARD (Tablilla para Experimentos)
El dispositivo más básico e importante, que permite conectar elementos electronicos e
interactuar con ellos facilmente, es la protoboard. Esta hecha para poder comunicar dos
elementos conductores (alambres, patitas de los dispositivos, fuentes de voltaje, etc.) sin necesidad de soldarlos, sino simplemente al introducirlos en dos o mas agujeros que por debajo estan interconectados. No todos los agujeros de la protoboard estan comunicados entre sí. El siguiente dibujo es un diagrama simple de su funcionamiento, las franjas grises muestran lo que serán lineas de conduccion separadas: tiras metalicas dobladas para sujetar y conectar los alambres.
Asi que en los aguj eros de la protoboard entraran las patitas o pines de las piezas para ser conectadas entre si. Entonces lo primero es familiarizarse con la interconexión vertical y horizantal de la tablilla, entender su funcionamiento basico y como se relaciona con otras areas, ademas de poder identificar sus partes y como es representada en el diagrama de ensamblaje.
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SOLDADURA DE COMPONENTES ELECTRÓNICOS
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SEGUNDO PROYECTO: CELDA FOTO- ELÉCTRICA
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B.- CONSTRUCCIÓN DE LA PRÁCTICAS
DE LA 2 A LA 9
Para la elaboración de las prácticas se pueden seguir dos
procedimientos, a saber:
B. 1- ARMADO EN MADERA TIPO PERFOCEL
1.- Se pueden elaborar los circuitos electrónicos sobre una placa
de madera de triplay tipo PERFOCEL.
1.1- De acuerdo al tamaño del circuito elija o seleccione la
dimensión de la placa de perfocel, que puede ser de las siguientes
características: 20 x 15, 20 x 10, 15 x 15, 15 x 10 cm, etc...
1.2- Segundo paso, dibujar con un lápiz, el circuito sobre el
perfocel, dejando espacio en el encabezado para rotular los datos
generales.
1.3- Instalar los dispositivos activos y pasivos, usando tornillería
de 5/32 por 1 ½ pulgadas y/o alambre calibre 20 forrado de
hule, (ejemplo alambre para amarrar las bolsas de plástico para
el pan).
1.4- Alambrar y probar, parte por parte, hasta llegar a la
integración total, para su prueba final y calificación.
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NOTAS DE ADVERTENCIA:
*En todos los casos se recomiendo checar la polaridad de los
componentes electrónicos antes de instalarlos (una falla norma
que tienen los alumnos cuando la prueba final no es afirmativa,
es encontrar los dispositivos electrónicos con polaridad inversa).
* Es importante grabar o marcar su nombre, grupo y fecha, sobre
la placa de su perfocel para evitar sustracciones.
B. 2- ARMADO DE PRÁCTICAS SOBRE PLACA
FENÓLICA
Esta placa está constituida de un emparedado de resina fenólica
(62 H5 OH) (polímero) y una lámina de cobre, que al trazar,
marcar o grabar el circuito sobre el cobre y pasarlo por un ácido,
se queda solo el circuito marcado e impreso, listo para perforar y
soldar los dispositivos electrónicos correspondientes.
2.1 – De acuerdo al tamaño del circuito elija o seleccione la
dimensión de la placa FENOLICA, que puede ser de las siguientes
características: 20 x 15, 20 x 10, 15 x 15, 15 x 10 cm. etc.
2.2 - Para grabar el circuito en la lámina de cobre será necesario
buscar un programa de cómputo para su elaboración, [hay otro
procedimiento usando un lápiz especial, donde se traza o dibuja
el circuito y se pasa por acido llamado cloruro-férrico (seguir
instrucciones en la hoja de Steren adjuntas) para eliminar todo
el cobre de la placa fuera del contorno de este trazo, pero como
es manual el procedimiento no tiene buena calidad].
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PRINTED CIRCUIT BOARD “PCB”
Buscando un procedimiento que nos proporcione una alta calidad
en los circuitos impresos, se recomienda el PCB WIZARD 3.5 para
elaborar cualquier circuito electrónico de estas y otras prácticas
y posteriormente después de elaborar este programa se
comprueba su funcionamiento con un simulador para demostrar
su funcionamiento, este programa se llama WIRELIVE.
Entonces empezaremos por buscar una computadora y descargar
el mencionado programa. En este libro de prácticas ya tiene las
ocho correspondientes prácticas en PCB, como se muestra a
continuación, y por lo tanto, para poder abrirlos se requiere
descargar en su computadora este programa, utilizando el
buscador Goole con el título: “DESCARGAR PCB WIZARD 3.5,
GRATIS”.
PRÁCTICAS O DIAGRAMAS DE CIRCUITOS EN PCB
(PRINTED CIRCUIT BOARD “PCB”)
PRACTICA 2.pcb PRACTICA 3 Y 4.pcb
PRACTICA 5.pcb PRACTICA 6.pcb
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PRACTICA 7.pcb PRACTICA 8.pcb
PRACTICA 9.pcb
PROCEDIMIENTO PARA MODIFICAR TEXTO
YA ABIERTAS ESTAS PRÁCTICAS SOLO SE REQUIERE PONER EL NOMBRE DEL
ALUMNO, LA FECHA Y EL GRUPO, A SABER:
1.- Ubicar el nombre del alumno, dar doble clic izquierdo sobre el texto seleccionado, aparece un recuadro “Copper Label”, se selecciona “Caption: ___________________”, teclear su nombre, grupo, fecha y presionar O. K. cómo aceptado, ejecute GUARDAR.
2.- Otra opción, es seleccionar el texto por cambiar, se da clic derecho, aparece un recuadro, seleccionar al final “propiedades”, se da clic y aparece recuadro “Copper Label”, selecciona “Caption:___________________”, y solo resta cambiar el nombre, o cualquier palabra para dar O.K. y guardar.
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PRACTICA No 2
RECTIFICADORES DE MEDIA ONDA Y ONDA COMPLETA
PARA IMPRIMIR EN PLACA FENÓLICA
DIAGRAMA DE CIRCUITO EN PCB (PRINTED CIRCUIT BOARD “PCB”)
(MODIFICAR NOMBRE DE ALUMNO EN PROGRAMA PCB, ANTES DE IMPRIMIR LA COPIA EN WORD EN PAPEL COUCHE MATE).
EJEMPLO DE PRACTICA No 2, en circuito PCB, buscar programa.
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Una vez realizados los cambios en las prácticas elaboradas en el PROGRAMA EN PCB copiarlo en WORD.
PAPEL COUCHE
Hechos los cambios, panear (copiar) el circuito y pegarla en una hoja en Word, ajustar tamaño de acuerdo a la placa fenólica seleccionada y mandar imprimir en papel térmico (COUCHE MATE), (más adelante se da la dirección para obtener copia), para posteriormente recortar, planchar, lavar y retirar cobre con ácido llamado cloruro-férrico (seguir instrucciones en la hoja de Steren).
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INSTRUCTIVO PARA GRABAR CIRCUITO EN PLACA DE COBRE (FENÓLICA)
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DIRECCIÓN PARA OBTENER COPIA EN PAPEL COUCHE
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PRACTICA No 3
POLARIZACIÓN Y PRUEBA DE DIODOS SEMICONDUCTORES
PRACTICA No 4
POLARIZACIÓN Y PRUEBA DE DIODOS TRANSISTORES PARA IMPRIMIR EN PLACA FENÓLICA
DIAGRAMA DE CIRCUITO EN PCB (PRINTED CIRCUIT BOARD “PCB”)
(MODIFICAR NOMBRE DE ALUMNO EN PROGRAMA PCB, ANTES DE IMPRIMIR LA COPIA EN WORD EN PAPEL COUCHE MATE).
EJEMPLO DE PRACTICA No 3 Y 4, en circuito PCB, buscar programa.
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DQM 62
PRACTICA No 5
EL TRANSISTOR COMO INTERRUPTOR O MULTIVIBRADOR
AJUSTABLE (FLIP FLOP)
PARA IMPRIMIR EN PLACA FENÓLICA
DIAGRAMA DE CIRCUITO EN PCB (PRINTED CIRCUIT BOARD “PCB”)
(MODIFICAR NOMBRE DE ALUMNO EN PROGRAMA PCB, ANTES DE IMPRIMIR LA COPIA EN WORD EN PAPEL COUCHE MATE).
EJEMPLO DE PRACTICA No 5, en circuito PCB, buscar programa.
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DQM 63
PRACTICA No 6
CONTROL DE POTENCIA CON DIAC
PARA IMPRIMIR EN PLACA FENÓLICA
DIAGRAMA DE CIRCUITO EN PCB (PRINTED CIRCUIT BOARD “PCB”)
(MODIFICAR NOMBRE DE ALUMNO EN PROGRAMA PCB, ANTES DE IMPRIMIR LA COPIA EN WORD EN PAPEL COUCHE MATE).
EJEMPLO DE PRACTICA No 6, en circuito PCB, buscar programa.
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PRACTICA No 7
CONTROL DE POTENCIA CON SCR
PARA IMPRIMIR EN PLACA FENÓLICA
DIAGRAMA DE CIRCUITO EN PCB (PRINTED CIRCUIT BOARD “PCB”)
(MODIFICAR NOMBRE DE ALUMNO EN PROGRAMA PCB, ANTES DE IMPRIMIR LA COPIA EN WORD EN PAPEL COUCHE MATE).
EJEMPLO DE PRACTICA No 7, en circuito PCB, buscar programa.
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PRACTICA No 8
CONTROL DE POTENCIA CON TRIAC
PARA IMPRIMIR EN PLACA FENÓLICA
DIAGRAMA DE CIRCUITO EN PCB (PRINTED CIRCUIT BOARD “PCB”)
(MODIFICAR NOMBRE DE ALUMNO EN PROGRAMA PCB, ANTES DE IMPRIMIR LA COPIA EN WORD EN PAPEL COUCHE MATE).
EJEMPLO DE PRACTICA No 8, en circuito PCB, buscar programa.
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PRACTICA No 9
RELEE ELECTRÓNICO DE ESTADO SÓLIDO (LA INTERFASE)
PARA IMPRIMIR EN PLACA FENÓLICA
DIAGRAMA DE CIRCUITO EN PCB (PRINTED CIRCUIT BOARD “PCB”)
(MODIFICAR NOMBRE DE ALUMNO EN PROGRAMA PCB, ANTES DE IMPRIMIR LA COPIA EN WORD EN PAPEL COUCHE MATE).
EJEMPLO DE PRACTICA No 9, en circuito PCB, buscar programa.
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GLOSARIO
GENERAL Ánodo. Parte positiva del diodo. Actuador: es un dispositivo capaz de generar una fuerza a partir de líquidos, de energía
eléctrica y gaseosa. El actuador recibe la orden de un regulador o controlador y da una salida
necesaria para activar a un elemento final de control como lo son las válvulas e interruptores
eléctricos, etc.
Apagado del dispositivo: Un SCR no puede apagarse simplemente al eliminar la señal en la
compuerta. Los dos métodos generales para apagar un SCR se catalogan como la
interrupción de la corriente del ánodo y la técnica de conmutación forzada. Conmutación
forzada: La conmutación forzada se logra cuando se obliga a la corriente pasar a través del
SCR en la dirección opuesta a la conducción directa.
Autoinducción.- Se le llama así a la formación de corrientes inducidas en el circuito cuando
se produce en él variación del propio flujo.
Banda y tiempo muerto: se considera como banda muerta al rango de valores de entrada
durante los cuales no hay salida. El tiempo muerto es el lapso que transcurre desde la
aplicación de una entrada hasta que la salida empieza a responder y a cambiar.
Base, la intermedia, muy estrecha, que separa el emisor del colector.
Base común: La terminología de la base común se deriva del hecho de que la base es común
tanto a la entrada como a la salida de la configuración.
Bulbo. Diodo al vacío, inventado por Thomas Alba Edison
Bit: es un dígito binario, un 0 o un 1, (binary digit).
Byte: son 8 bits.
Cátodo. Parte negativa del diodo.
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Capacitancia: La capacidad o capacitancia es una propiedad de los condensadores. Esta
propiedad rige la relación existente entre la diferencia de potencial existente entre las placas
del capacitor y la carga eléctrica almacenada en este.
Capacitor: Es a un dispositivo que almacena carga eléctrica, está formado por dos
conductores próximos uno a otro, separados por un aislante, de tal modo que puedan estar
cargados con el mismo valor, pero con signos contrarios
Circuito Electrónico.- define un trayecto continuo compuesto por conductores y dispositivos
conductores, que incluye una fuente de fuerza electromotriz que transporta la corriente.
Colector, de extensión mucho mayor.
Colector común: La configuración de colector común se utiliza sobre todo para propósitos de
acoplamiento de impedancia, debido a que tiene una alta impedancia de entrada y una baja
impedancia de salida, contrariamente a alas de las configuraciones de base común y de un
emisor común.
Computadora.- Es un ordenador con un sistema secuencial síncrono programable.
Conmutador.- Es el que interconecta dos o más segmentos de red,, pasando datos de un
segmento a otro en la red.
Corriente de desplazamiento. En los semiconductores la corriente eléctrica es el resultado
del movimiento de ambas cargas, esto está asociado a dos fenómenos físicos, el primero es
la corriente de Desplazamiento (fuga).
Corriente de difusión. Las concentraciones de impurezas (huecos y electrones) se
desplazan u orientan formando regiones de polarización para lograr así obtener un equilibrio.
En principio, de unir estos dos semiconductores comienza un movimiento de portadores, de
una región a otra, se puede observar que los electrones o portadores mayoritarios de la región
N pasan a la región P y viceversa.
Corriente inversa de saturación (Is ).- Es la pequeña corriente que se establece al polarizar
inversamente el diodo por la formación de pares electrón-hueco debido a la temperatura,
admitiéndose que se duplica por cada incremento de 10º en la temperatura.
Demodulador.- Este aparato va integrado en la Terminal digital de Canal Satélite Digital y se
debe conectar a la línea telefónica. De esta forma, se pueden llevar a cabo las opciones
interactivas (como Taquilla) desde el mando a distancia.
Detectores: es el elemento de detección ( o sensor); el objetivo del elemento de detección es
responder a la magnitud o cambio en dicha magnitud de la cantidad que se este midiendo. La
respuesta del sensor toma la forma de una señal de salida cuya magnitud es proporcional a la
magnitud de la cantidad que se este midiendo.
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Detectores inductivos: esta formado por un devanado enrollado en un núcleo. Al aproximar
el extremo del devanado a un objeto metálico, cambia la inductancia del primero. Este cambio
puede monitorearse por el efecto que producen un circuito resonante y sirve para activar un
interruptor. Solo se puede usar para detectar objetos metálicos y funcionan mejor con metales
ferrosos.
Diagrama: Es un tipo de gráfico de información que representa datos numéricos tabulados
Diagrama esquemático: Esta es una lista de los principales componentes de los circuitos
eléctricos, en corriente directa (C.D.).
DIAC: (Diodo para Corriente Alterna) es un dispositivo semiconductor de dos conexiones. Es
un diodo bidireccional disparable que conduce la corriente sólo tras haberse superado su
tensión de disparo, y mientras la corriente circulante no sea inferior al valor característico para
ese dispositivo.
DIAC de tres capas: Es similar a un transistor bipolar sin conexión de base y con las regiones
de colector y emisor iguales y muy dopadas. El dispositivo permanece bloqueado hasta que
se alcanza la tensión de avalancha en la unión del colector. Esto inyecta corriente en la base
que vuelve el transistor conductor, produciéndose un efecto regenerativo. Al ser un dispositivo
simétrico, funciona igual en ambas polaridades, intercambiando el emisor y colector sus
funciones.
Difusión.- Fenómeno provocado por los electrones o portadores mayoritarios, que transfieren
de la región P a la región N y viceversa, así es como ocupan el lugar los de la región P en la
región N, sin cambiar su estado.
Digito: es la unidad mínima básica.
Diodo.- Es un dispositivo semiconductor que permite el paso de la corriente eléctrica en una
única dirección con características similares a un interruptor cuando se invierte su polaridad.
Diodos.- Es un dispositivo semiconductor que permite el paso de la corriente eléctrica en una
única dirección con características similares a un interruptor.
Disparador asimétrico (SAS: Silicon Asymmetric Switch) muy similar al SCR , con un tiempo
menor de conmutación que el del SCR y permite gran simplificación en las aplicaciones de
disparo, siendo insensible al fenómeno de la histéresis.
Diodo Tiristor o Diodo shockley: (diodo de cuatro capas, es bipolar PNPN es similar a un
SCR con solo dos terminales.
Diodo Tiristor Bidireccional (SYDAC: Bidirectional Diode Thyristors) tienen una banda de
color la cual indica el rango de voltaje a que pertenece VBO; Rojo de 45 a 60, dorado de 55 a
65, Naranja de 95 a 113, azul de 104 a 118 y verde de 110 a 125 voltios.
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Diodo Zener.- Un diodo Zener, es un diodo de silicio que se ha construido para que funcione
en las zonas de rupturas. Mantienen la tensión entre sus terminales prácticamente constante
en un amplio rango de intensidad y temperatura, cuando están polarizados inversamente, por
ello, este tipo de diodos se emplean en circuitos estabilizadores o reguladores de la tensión.
Diseño de circuitos de un conmutador: El concepto básico en este tipo de circuitos es el de
un cambio discreto de estado. Este cambio puede tomar la forma de cambio de voltaje,
cambio de corriente, o ambos.
Dopar. Añadir impurezas al semiconductor.
Electrónica. La rama de la Ciencia y la Técnica que se ocupa, por un lado, del
funcionamiento de los electrones en el vacío, en presencia de campos eléctricos y magnéticos
y de las interacciones electrón—materia y electrón—radiación, lo que constituye básicamente
el estudio de los dispositivos electrónicos. Por otro lado, se ocupa del diseño de los
dispositivos y sus aplicaciones prácticas, basadas en los principios y dispositivos anteriores.
Emisor, que se diferencia de las otras dos por estar fuertemente dopada, comportándose
como un metal.
Emisor común: Se le denomina configuración de emisor común debido a que el emisor es
común o hace referencia a las terminales tanto de entrada como de salida (en este caso, es
común tanto a la terminal de base como a la de colector).
Encendido del dispositivo: No es suficiente con establecer una conducción directa en la que
el ánodo sea positivo con respecto al cátodo; para encender el dispositivo también se tiene
que aplicar un pulso de magnitud suficiente a la compuerta para establecer una corriente de
compuerta de encendido, representada simbólicamente por I GT.
Además del disparo en la compuerta, los SCRs pueden encenderse también al elevar de
manera importante la temperatura del dispositivo, o al elevar el voltaje del ánodo al cátodo
hasta el valor de transición conductiva.
Error: es la diferencia entre el resultado de una medición y el valor verdadero de la cantidad
que se mide.
Error: valor medido- valor real
Error por histéresis: los transductores pueden producir distintas salidas de la misma
magnitud que se mide, si dicha magnitud se obtuvo mediante un incremento o reducción
continuos.
Especificación: Es un documento técnico oficial que establezca de forma clara todas las
características, los materiales y los servicios necesarios para producir componentes
destinados a la obtención de productos
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DQM 71
Estabilidad: es la capacidad para producir la misma salida cuando se emplea para medir una
entrada constante en un período.
Estabilizador.- Es el dispositivo encargado de reducir las vibraciones en la captura de una
imagen cuando en la toma se producen movimientos no deseados.
Estado de corte: El estado de corte es el punto en el que la recta de carga corta a la zona de
corte de las curvas de salida. Como la corriente de colector en corte es muy pequeña, el punto
de corte es casi idéntico al extremo inferior de la recta de carga. En lo sucesivo, supondremos
que el punto de corte es aproximadamente igual al extremo inferior de la recta de carga.
Estado de saturación: Estado de una cámara de ionización en la que prácticamente todos
los iones formados son capturados (sin alcanzar la fase de multiplicación debida al gas). Este
estado se alcanza cuando la diferencia de potencial entre los electrodos es suficientemente
elevada (tensión de saturación).
Exactitud: es el grado el cual un valor producido por un sistema de medición podría estar
equivocado. Es por lo tanto igual a la suma de todos los errores posibles más el error en la
exactitud de la calibración del transductor.
Factor de potencia. Es la potencia activa entre la potencia aparente de entrada (ƒρ = cosƟ =
Watts / Volts Ampers). Es una medida de la calidad de la energía eléctrica.
Fibra óptica: La fibra óptica es un conductor de ondas en forma de filamento, capaz de dirigir
la luz a lo largo de su longitud usando la reflexión total interna.
FOTOCELDA: es un tipo de sensor (fotoresistencia) y actuador capaz de detectar la
presencia de fotones, para mandar un impulso eléctrico que cierra el contacto normalmente
cerrado de una lámpara o foco.
Fotodetector: La definición básica de un fotodetector radica en su funcionamiento como
transductor de luz que proporciona una señal eléctrica como respuesta a la radiación óptica.
Fuentes de alimentación. una fuente de alimentación es un dispositivo o subsistema que
convierte la corriente alterna de la red de distribución de energía eléctrica en otro tipo de
corriente eléctrica adecuado para la aplicación que se le vaya a dar.
Impedancia: es una magnitud que establece la relación (cociente) entre la tensión y la
intensidad de corriente.
Impedancia de salida: debe de tener un valor que lo haga compatible con las siguientes
etapas eléctricas del sistema. Si existe incompatibilidad de impudencia, se deben agregar
dispositivos modificadores de señal al sistema para superar este problema.
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DQM 72
Inducción: es la producción de una fuerza electromotriz en un conductor por influencia de un
campo magnético.
Inductancia: En un Inductor o bobina, se denomina inductancia, L, a la relación entre el flujo
magnético, y la intensidad de corriente eléctrica, I:
Inductores.- Es un componente pasivo de un circuito eléctrico que, debido al fenómeno de la
autoinducción, almacena energía en forma de campo magnético.
Interruptor: Mecanismo destinado a abrir o cerrar un circuito eléctrico.
Interruptor apagado por compuerta GTO (Gate Turn-off Switch): es un elemento PNPN con
tres terminales, su gran ventaja sobre el SCR es que no necesita componentes anexos al
ánodo, solo aplicando la señal sobre el cátodo se obtiene un aumento de la corriente de
compuerta necesaria para su disparo. El tiempo de disparo y apagado es aproximadamente
(1 ms) más rápido el apagado que el SCR, lo que le da ventajas en aplicaciones de alta
velocidad.
Interruptor bilateral de silicio (SBS: Silicon Bilateral Switch) tiene su aplicación en bajos
voltajes, con un comportamiento similar al Diac pero cuenta con una región de resistencia
negativa dando una mayor amplitud en aplicaciones.
Interruptor Controlado de silicio (SCS: Silicon controlled Switch) es similar al SCR de
cuatro capas PNPN, tiene menor tiempo de apagado que el SCR, también mejor control y
sensibilidad de disparo, pero maneja menor potencia que el SCR y sus aplicaciones tienen
mayor alcance en la computación.
Interruptor controlador por compuerta GTO. Un tiristor GTO es un SCR que puede
apagarse por una pulsación suficientemente grande en su compuerta de entrada. Un tiristor
GTO requiere una mayor corriente de compuerta para el encendido que un SCR común. Para
grandes aparatos de alta potencia se necesitan corrientes de compuerta del orden de 10 A o
más. Para apagarlos se necesita una gran pulsación de corriente negativa de entre 20 y 30m
s de duración. La magnitud de la pulsación de corriente negativa debe ser de un cuarto a un
sexto de la corriente que pasa por el aparato. Estos dispositivos se han vuelto más y más
comunes en las unidades de control de motores, puesto que ellos eliminaron la necesidad de
componentes externos para apagar los SCR en circuitos de cc. Conocido como GTO (gate
turn-off switch).
Interruptor óptico: Son dispositivos sensibles a la ausencia o a la presencia de luz.
Interruptor unilateral de silicio SUS (Silicon Unilateral Switch): está constituido por un
transistor con compuerta de ánodo, tiene en paralelo un diodo Zenner entre la compuerta y el
cátodo, está destinado a disparar los SCR.
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DQM 73
IRED: Diodos que trabajan con luz infrarroja.
Laser: del ingles: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation.
LDR: resistor dependiente de la luz; se originan de su nombre en inglés light-dependent
resistor.
LED: (Light-Emitting Diode) Diodo emisor de luz.
Ley de Faraday: El voltaje inducido en un circuito cerrado es directamente proporcional a la
rapidez con que cambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa una superficie cualquiera
con el circuito como borde.
Ley de las "mallas" o ley de tensiones de Kirchhoff: En toda malla la suma de todas las
caídas de tensión es igual a la suma de todas las subidas de tensión.
Ley de los nudos o ley de corrientes de Kirchhoff: En todo nudo, donde la densidad de la carga
no varíe en un instante de tiempo, la suma de corrientes entrantes es igual a la suma de
corrientes salientes.
Ley de ohm.- La cantidad de corriente que fluye por un circuito formado por resistencias
puras es directamente proporcional a la fuerza electromotriz aplicada al circuito, e
inversamente proporcional a la resistencia total del circuito.
Luz infrarroja: radiación del espectro luminoso, que tiene mayor longitud de onda y se
encuentra más allá del rojo visible; se caracteriza por sus efectos térmicos, pero no luminosos
ni químicos. que se usan para detectar las imperfecciones de la superficie y las estructuras
ocultas.
Manual técnico: Un manual técnico es aquel que va dirigido a un público con conocimientos
técnicos sobre algún área, mientras que, por ejemplo, un manual de usuario va dirigido a un
público más general, el cual no necesariamente debe tener conocimientos específicos en el
área de interés.
Medio físico: el transductor seleccionado debe poder resistir las condiciones ambientales a
las que estará sujeto mientras se efectué la prueba. Parámetros tales como temperatura,
humedad y sustancias químicas podrían dañar algunos transductores y a otros no.
Microcontrolador. Un microcontrolador es un computador completo, aunque de limitadas
prestaciones, que está contenido en el chip de un circuito integrado y se destina a gobernar
una sola tarea.
Microprocesador (μp).- Es una CPU en un sólo circuito integrado
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DQM 74
Norma: es un documento el cual esta certificado y aprobado, por un grupo de personas, en el
cual se establecen los parámetros que debe de constar un material o producto.
Operación básica del SCR: La operación básica del SCR es distinta de la operación del
diodo semiconductor fundamental de 2 capas, en el hecho de que cuenta con una tercera
terminal, denominada compuerta; la compuerta determina el momento en el que el rectificador
cambia del estado de circuito abierto al de circuito cerrado. No es suficiente con simplemente
polarizar de forma directa la región del ánodo al cátodo del dispositivo. En la región de
conducción, la resistencia dinámica del SCR es por lo general de 0.01 a 0.1 Ω. La resistencia
inversa es típicamente de 100 kΩ
Operación con cargas: Se describirá la operación básica del transistor utilizando el transistor
PNP, operación del transistor NPN es exactamente la misma que si intercambiaran las
funciones que cumplen el electrón y el hueco.
Oscilador.- Es un sistema capaz de crear cambios en un medio, ya sea un medio material
(sonido) o un campo electromagnético.
Optoacoplador. Un optoacoplador combina un dispositivo semiconductor formado por un
fotoemisor y un fotoreceptor y entre ambos hay un camino por donde se transmite la luz.
Todos estos elementos se encuentran dentro de un encapsulado, formando el diodo
optoacoplador.
Polarización directa.- Es cuando la corriente que circula por el diodo sigue la ruta de la
flecha (la del diodo), o sea del ánodo al cátodo. En este caso la corriente atraviesa el diodo
con mucha facilidad comportándose prácticamente como un corto circuito.
Polarización inversa.- Es cuando la corriente en el diodo desea circular en sentido opuesto a
la flecha (la flecha del diodo), o sea del cátodo al ánodo. En este caso la corriente no
atraviesa el diodo, y se comporta prácticamente como un circuito abierto.
Rango y Margen: el rango define los limites entre los cuales puede variar la entrada; el
margen es el valor máximo de la entrada menos el valor mínimo. Por ejemplo una celda de
carga se utiliza para medir fuerzas, podría tener un rango de 0 a 50 kN y un margen de 50 kN.
Rectificador.- Es el elemento o circuito que permite convertir la corriente alterna en corriente
continua.
Rectificador controlado de silicio SCR: (Silicon Controller Rectifier) como el diodo solo
permite el paso de corriente durante el semiciclo positivo de la señal AC, sufre del fenómeno
de la histéresis como desventaja ante otros elementos rectificadores. Este elemento consta de
tres patas, puede controlar grandes corrientes, muy empleado en interruptores de control de
potencia, barrido horizontal en los TV y unidades de memoria.
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DQM 75
Rectificador controlado de silicio (SCR): Pertenece a la familia de los dispositivos pnpn de
4 capas. Es un rectificador construido de silicio que cuenta con una tercera terminal para
efectos de control. Estos dispositivos junto con un dispositivo de control, forman lo que se
conoce como tiristores. Esta diseñado para controlar potencias de hasta 10MW con niveles
individuales tan altos como 2000 A a 1800 V. Su rango de frecuencia de aplicación llega a
cerca de 50 KHz.
El símbolo gráfico para el SCR se muestra en la figura b, y las conexiones correspondientes a
la estructura de semiconductor de cuatro capas en la figura a.
Figura a. Construcción básica del SCR.
Figura b. Símbolo del SCR.
Rectificador de media onda.- Es un circuito empleado para eliminar la parte negativa o
positiva de una señal de corriente alterna de entrada (Vi) convirtiéndola en corriente directa de
salida (Vo).
Rectificador de onda completa. - Es un circuito empleado para convertir una señal de
corriente alterna de entrada (Vi) en corriente directa de salida (Vo) pulsante.
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Región activa: Cuando un transistor no está ni en su región de saturación ni en la región de
corte entonces está en una región intermedia, la región activa.
Región inversa: Al invertir las condiciones de polaridad del funcionamiento en modo activo, el
transistor bipolar entra en funcionamiento en modo inverso.
Regulación de voltaje. La regulación de línea mantiene un voltaje de salida casi constante
cuando varía el voltaje de entrada.
Repetibilidad: describe la capacidad del transductor para producir la misma salida después
de aplicar varias veces el mismo valor de entrada.
Requerimiento de potencia: Los transductores pasivos necesitan de excitación externa. Así,
si deben emplear transductores pasivos, es necesario asegurar que haya disponibles fuentes
de poder eléctricas adecuadas para operarlos.
Respuesta de frecuencia: debe ser capaz de responder a la velocidad máxima de cambio en
el efecto que se esta observando.
Resistencia: Se denomina resistencia eléctrica, R, de una sustancia, a la oposición que
encuentra la corriente eléctrica para circular a través de dicha sustancia. Su valor viene dado
en ohmios, se designa con la letra griega omega mayúscula (Ω), y se mide con el Ohmímetro.
Resistividad: grado de dificultad que encuentran los electrones en sus desplazamientos. Se
designa por la letra griega rho minúscula (ρ) y se mide en ohms por metro (Ω·m, a veces
también en Ω·mm²/m).
SCR: Un rectificador controlado de silicio (SCR, rectificador controlado de silicio) es un
dispositivo de tres terminales usado para controlar corrientes más bien altas para una carga.
SCR fotosensible LASCR: es un SCR activado por la reacción de la luz
Semiconductor.- Es un dispositivo semiconductor que permite el paso de la corriente eléctrica
en una única dirección con características similares a un interruptor.
Semiconductor tipo n. El silicio que ha sido dopado con impurezas pentavalentes se llama
semiconductor tipo n, donde n hace referencia a negativo.
Semiconductor tipo p. El silicio que ha sido dopado con impurezas trivalentes se llama
semiconductor tipo p, donde p hace referencia a positivo.
Sensibilidad: es la relación que nos indica que tanta salida se obtiene por unidad de entrada.
Señal Análoga. Una cantidad se denota por medio de otra, que se relaciona con la primera de forma continua. La señal de la figura No 1 así lo muestra, la magnitud de voltaje “E” varía y depende en forma continua de la variable tiempo “t”.
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Señal Digital: La cantidad no se denota por cantidades continuas sino por símbolos
denominados dígitos.
Símbolo: Es un signo sin semejanza ni contigüidad, que solamente posee un vínculo
convencional entre su significante y su denotación.
Sistemas numéricos. Es un conjunto ordenado de símbolos o dígitos, reglas con las que se
combinan.
Temperatura en los diodos (efecto).- A medida que la temperatura se incrementa las
características en polarización directa se vuelven más ideales.
Tiempo de recuperación inverso: Es la suma de los tiempos de almacenamiento y de
decaimiento, y tal periodo de tiempo nos indica el tiempo total durante el cual, después de un
cambio de polarización directa a inversa en un diodo, no obtenemos la respuesta ideal en el
dispositivo, es decir, una señal rectificada.
Tiristor: El tiristor (gr.: puerta) es un componente electrónico constituido por elementos
semiconductores que utiliza realimentación interna para producir una conmutación. Se emplea
generalmente para el control de potencia eléctrica.
Tiristores: tienen una función similar a los transistores de potencia. El terminal A
corresponde al Ánodo, el terminal C al Cátodo y el terminal G al Gatillador (o electrodo de
desbloqueo), en el caso de un Tiristor bidireccional hace referencia a los Triac.
Transductores: o sensores se refiere a un elemento que produce una señal relacionada con
la cantidad que se esta midiendo. Con frecuencia se utiliza el término de transductor en vez
de sensor. El transductor es el elemento que al someterlo a un cambio químico o físico
experimenta un cambio eléctrico.
Transductores de humedad (Termopares): cuando dos metales se unen, en el sitio de
unión se produce una diferencia de potencial. Esta depende de los metales utilizados y la
temperatura de la unión. Los termopares constituyen circuitos completos en los que hay este
tipo de uniones. Si ambas uniones están a la misma temperatura no existe fuerza
electromotriz neta. En cambio si la temperatura es diferente, si se produce una fuerza
electromotriz ( f.e.m.)
Transductores de Presión: Un transductor para medir fuerza se basa en el empleo de
deformímetros de resistencia eléctrica para monitorear la deformación de cierto elemento
cuando este se estira, se comprime o se llega a doblar por la aplicación de una fuerza.
Transición.- Fenómeno provocado por los electrones que se pasan de un estado
determinado a otro totalmente diferente.
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DQM 78
Transistor: El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor que cumple funciones de
amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. El término "transistor" es la contracción en
inglés de transfer resistor ("resistencia de transferencia").
Transistor.- Es un dispositivo electrónico semiconductor que cumple funciones de amplificador,
oscilador, conmutador o rectificador.
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.
Transistor bipolar de heterounión (TBH) es una mejora del TBJ que puede manejar señales
de muy altas frecuencias, de hasta varios cientos de GHz. Es un dispositivo muy común hoy
en día en circuitos ultrarrápidos, generalmente en sistemas de radiofrecuencia.
Transistores de Potencia: realizan similares funciones a las de un transistor normal pero
administran una mayor capacidad en el paso de la corriente, su encapsulado es mayor y
soportan más la disipación de calor.
Transistores NPN consisten en una capa de material semiconductor dopado P (la "base")
entre dos capas de material dopado N. Una pequeña corriente ingresando a la base en
configuración emisor-común es amplificada en la salida del colector.
Transistores PNP consisten en una capa de material semiconductor dopado N entre dos
capas de material dopado P.
TRIAC o Triodo para Corriente Alterna es un dispositivo semiconductor, de la familia de los
transistores. La diferencia con un tiristor convencional es que éste es unidireccional y el
TRIAC es bidireccional. De forma coloquial podría decirse que el TRIAC es un interruptor
capaz de conmutar la corriente alterna.
TRIAC: Interruptor triodo de doble sentido, es un interruptor controlado de silicio entre
terminales, similar al SCR, cuando el Triac esta conduciendo puede manejar corrientes en
ambas direcciones, por eso es ideal para corriente alterna, pero es mecánicamente más
pequeño y funciona con corrientes y voltajes menores que el SCR, aunque con las mismas
ventajas. Al igual que los SCR no tienen rebote de contacto, no se producen arcos en
contactos parcialmente abiertos y operan mucho más rápido que los contactores mecánicos.
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DQM 79
La mayor parte de Triacs de mediana potencia manejan un voltaje de gatillado entre 0.6 a 2 v y una corriente de gatillado entre 0.1 y 20 mA las cuales varían considerablemente con la temperatura.
Triac: El Triac es fundamentalmente una combinación paralela inversa de dos terminales de
capas de semiconductor que permiten el disparo en cualquier dirección con una terminal de
compuerta para controlar las condiciones de encendido bilateral del dispositivo en cualquier
dirección. En otras palabras, para cualquier dirección, la corriente de compuerta puede
controlar la acción del dispositivo en una forma muy similar a la mostrada para un SCR.
En la figura se muestra el símbolo grafico del dispositivo así como la distribución de las capas
de semiconductor. Para cada dirección de conducción posible, existe una combinación de
capas de semiconductor cuyo estado será controlado por la señal aplicada a la terminal de
compuerta.
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DQM 80
Unidad Central de Proceso (CPU).- Es el "cerebro" de una computadora, de manera más
precisa, es la parte de una computadora que se encarga de ordenar y controlar el proceso y la
transferencia de información
Word: Palabra de 16 bits.
Nota:
Agradecemos cualquier comentario o sugerencia para la mejora continúa de estos apuntes al Profesor Quintero, en el siguiente correo electrónico:
México DF a 22 de junio de 2012.