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IES Valle de Aller Electrónica analógica

Dpto de Tecnología.

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Sistemas electrónicos

La electrónica es la rama de la física y especialización de la ingeniería, que estudia y

emplea sistemas cuyo funcionamiento se basa en la conducción y el control del flujo

microscópico de los electrones bajo las siguientes condiciones:

• Trabaja con corriente continua

• Las tensiones de trabajo son bajas, existe una clara diferencia entre la

electricidad y la electrónica, mientras que en la primera se trabaja a 220V

(tensión domestica), 380 V (tensión industrial) y pocas veces se superan los

12V, así como con intensidades del orden y superiores a un amperio, en

electrónica hablamos de tensiones máximas de 12V e intensidades del orden de

los miliamperios.

• Muchos componentes electrónicos están construidos con materiales

semiconductores Podemos dividir a los semiconductores en dos tipos

diferenciados, los semiconductores intrínsecos y los extrínsecos.

Intrínsecos más utilizados son el Germanio y el Silicio. Son semiconductores

puros, que no se encuentran mezclados con ningún otro material.

Extrínsecos son el resultado de añadir a un semiconductor intrínseco pequeñas

cantidades de otros materiales, llamados impurezas, para aumentar su

conductividad térmica., según sean estas se obtienen dos tipos:

Semiconductores tipo “N”, que se obtienen al añadir impurezas de fósforo,

arsénico o antimonio, con lo cual tienen tendencia a ceder electrones (tienen

electrones libres, carga ligeramente negativa).

Semiconductores tipo “P”, que se obtienen al añadir impurezas de boro, indio o

galio, con lo cual tienen tendencia a captar electrones (tienen defecto de

electrones, carga ligeramente positiva).

Señales eléctricas

Una corriente eléctrica consiste básicamente en un flujo de

electrones que circula a través de un elemento conductor,

por ejemplo un cable de cobre.

Cuando los electrones se mueven siempre en el mismo

sentido, el flujo se denomina corriente continua.

Si los electrones se mueven siempre en el mismo sentido

pero su cantidad o número varía en el tiempo estamos ante

una corriente continua pulsante

Si los electrones cambian periódicamente de sentido,

tendremos una corriente alterna

La electricidad dio origen a la electrónica. En 1.883 Thomas A.



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Edison observó que al calentar un material metálico se producía una emisión de

electrones. A este fenómeno lo llamó efecto termoiónico. Se puede considerar que éste

fue el origen de lo que actualmente conocemos como electrónica.

Las señales utilizadas por los sistemas electrónicos pueden ser de dos tipos: analógicas

o digitales.

Una señal analógica es una señal continua, por lo que el número de valores que puede

tomar, entre el mínimo y el máximo es infinito.

Una señal digital es una señal discreta, es decir, sólo existe en determinados instantes.

Sólo puede tomar valores concretos, transmitidos habitualmente en el sistema de

codificación binario (dos bits o estados).

La conversión entre ambos tipos de señales es de vital importancia en los sistemas

electrónicos, existiendo los conversores analógico-digital y digital-analógico.

En general, todos los sistemas electrónicos constan de tres bloques funcionales

claramente diferenciados: bloques de entrada, bloques de proceso y bloques de salida.

• Bloque de entrada es aquel a través del cual se introduce la orden o señal, bien a

través de un elemento accionador (interruptor, pulsador, pedal,…) o bien a

través de sensores (finales de carrera, células fotoeléctricas, boyas,…).

• Bloque de proceso es aquel que se ocupa de transformar la señal de entrada en

otra (señal de salida) capaz de accionar el módulo de salida. Son los dispositivos

que deciden cuál es la acción a realizar.

• Bloque de salida se encarga de realizar la acción correspondiente para la que se

diseña, recibiendo la señal de salida del bloque de proceso para actuar (motores,

lámparas, timbres, altavoces,...).

Cualquier dispositivo electrónico de control recibe información directamente de los

elementos de entrada y de acuerdo con la información recibida actúa sobre los

elementos de salida para activar los dispositivos para los cuales ha sido diseñado.

Básicamente existen dos tipos de sistemas electrónicos, los de lazo abierto y los de lazo

cerrado.

Sistemas de lazo abierto son aquellos en los que la salida no tiene efecto sobre la acción

de control (es decir, que la señal de salida no tiene influencia en la señal de entrada). La

variable que queremos controlar puede ser muy difrente del valor deseado debido a la

presencia de perturbaciones externas.

Un ejemplo de sistema de lazo abierto es una

lavadora. No existe ningún elemento de

control que nos garantice que la ropa va a salir



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limpia, por lo que la salida no tiene efecto sobre la entrada. Otros ejemplos son un grifo

para llenar un lavabo doméstico, un tostador de pan, un horno, un microondas, etc.

Sistemas de lazo cerrado son aquellos en los que hay realimentación. La salida tiene

efecto sobre la acción de control (es decir, que la señal de salida tiene influencia en la

señal de entrada). Se corrigen los efectos de las perturbaciones.

Un ejemplo de sistema de lazo cerrado es una plancha eléctrica. La entrada sería el

suministro de energía eléctrica, la salida es el calor de la superficie metálica y el

dispositivo de control es el

termostato. La función del

termostato es mantener el calor de la

plancha cercano al valor deseado.

Cuando la plancha alcanza el valor

deseado el termostato corta el

suministro de energía con lo cual la

temperatura comienza a bajar. Transcurridos unos instantes, cuando la temperatura de la

plancha baja por debajo de un determinado valor el termostato vuelve a conectar la

alimentación eléctrica y así sucesivamente. Como se puede ver la salida es utilizada

para modificar la entrada, con lo cual se regula la propia salida. Otros ejemplos son un

cámara de fotos con flash, un termostato para controlar la temperatura de una

habitación, etc.

Componentes electrónicos

Los circuitos electrónicos utilizan unos componentes que se clasifican en elementos

activos y pasivos. Los componentes pasivos, por sí solos, no amplifican ni generan señal

alguna. Estos son los elementos que actúan como cargas, de manera que pueden atenuar

señales y compensar o ajustar la señal eléctrica en un circuito. Como ejemplos de

elementos pasivos tenemos las resistencias, las bobinas inductancias y los

condensadores.

Resistencias eléctricas o resistores

Se trata de elementos pasivos que presentan oposición al

paso de la corriente eléctrica. Se usan para reducir la

corriente que circula por un punto determinado del

circuito o para dividir el valor total de la tensión. El grado

de oposición que puede llegar a presentar la resistencia se

mide en ohmios (Ω)

Resistencias fijas:

Los componentes electrónicos más sencillos, que tienen como función:

• Limitar la intensidad de corriente que pasa por una rama del circuito a un valor

deseado

• Provocar una caída de tensión para proteger elementos del circuito

Son resistencias lineales es decir las que cumplen la Ley de Ohm



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Una de las aplicaciones más comunes de las resistencias es el divisor de tensión, este se

construye con dos resistencias en serie y se puede utilizar, por ejemplo, para reducir la

tensión de alimentación de un aparato.

Las resistencias, se caracterizan por:

Valor óhmico: Puede estar indicado sobre la superficie de

la resistencia; o bien puede estar representado por unas

franjas de colores que tienen una equivalencia numérica

óhmica. Cuando el valor óhmico es muy elevado, se

expresa en múltiplos: kilo y mega.

Potencia que puede disipar: Según la intensidad que circula por la resistencia, se genera

una cantidad de calor que debe eliminarse. La potencia de la resistencia depende del

calor que ésta pueda ceder al medio sin deteriorarse. La unidad de potencia eléctrica es

el vatio (W). A más potencia, más tamaño tendrá la resistencia. Los valores más usuales

son de 1/3, 1/2, 1 y 2 W.

Tolerancia: Durante la fabricación de resistencias, es imposible obtener valores exactos.

El valor de la tolerancia es un factor de seguridad que se puede definir como la

diferencia máxima entre el valor nominal o teórico y el valor real de la resistencia. Se

expresa en porcentajes del nominal (2%, 5%,10%,20%).

Tipos de resistencias fijas:

Resistencias bobinadas: Estas resistencias presentan el valor óhmico impreso en

números. Se utilizan en las zonas de circuitos que necesitan una gran disipación de

potencia.

Resistencias de carbón o pirolíticas: son

resistencias con una tolerancia del 5%.

Resistencias de película metálica: Tienen una

tolerancia del 1%, por lo que se utilizan en

circuitos en los que se necesitan valores

resistivos de mucha precisión, por ejemplo,

en informática.

Resistencias variables:

Tienen su valor ohmico

comprendido entre un valor

mínimo (cercana 0) y un valor máximo que especifica el fabricante.

Los reóstatos y potenciómetros son resistencias que permiten variar su valor según

las necesidades.

Su principal función es controlar la intensidad de corriente que circula por una rama



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Resistencias que dependen de un parámetro físico

a- Fotorresistencias o LDR: Se trata de resistencias que varían con la cantidad de luz

que reciben, al aumentar la luz disminuye el valor ohmico de la resistencia

Se emplean en sistemas detectores de luminosidad (farolas)

b- Termistores: Tipo de resistencia cuyo valor en ohmios depende de la

temperatura Pueden ser de dos tipos NTC y PTC

Resistencias NTC: El valor en ohmios de la resistencia disminuye

cuando la temperatura aumenta.

Resistencias PTC: El valor en ohmios de la resistencia aumenta cuando

la temperatura aumenta.

Su valor va marcado con un código de colores idéntico al utilizado para las resistencias.

Se suelen emplear en cualquier sistema cuyo funcionamiento sea dependiente de la

temperatura, como termómetros y termostatos digitales, protección contra el

calentamiento de motores, etc.

Su símbolo y su gráfica de funcionamiento es:

NTC PTC

c- Resistencias VDR: Tipo de resistencias cuyo valor óhmico varía según la tensión

aplicada.



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Asociación de resistencias Las resistencias eléctricas se pueden asociar en serie, en paralelo o de las dos formas a

la vez (es decir, de forma mixta)

Circuito serie: Las resistencias están conectadas una a continuación de otra. El valor de

la intensidad que circula por cada una de las resistencias es el mismo. Cada resistencia

tiene distinta caída de tensión, en función de su valor óhmico. La suma total de las

caídas de tensión nos da la tensión total que se aplica al circuito.

Rtotal= R1+R2+R3+…

V=V1+V2+V3 I= I1=I2=I3

Circuito paralelo: Las resistencias están conectadas entre sí por

los extremos; a su vez, los extremos están conectados al generador que los alimenta. El

valor de la intensidad que circula por cada una de las resistencias depende de su valor

óhmico. Cada resistencia tendrá la misma caída de tensión. La suma de

las intensidades que circulan por cada resistencia nos dará la

intensidad total que sale del generador.

1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 +….. I=I1+I2+I3

V= V1 = V2=V3

Circuito mixto: Los circuitos mixtos están formados por grupos de

resistencias en serie y en paralelo. Tendremos que resolver los

distintos grupos para construir un circuito equivalente único y después resolverlo.

Condensadores

Después de las resistencias eléctricas, los condensadores son los componentes más

empleados en los circuitos electrónicos. Son componentes capaces de almacenar

temporalmente cargas eléctricas. Su constitución interna se fundamenta en dos placas

llamadas armaduras o electrodos, elementos separados entre sí por un material aislante

conocido como dieléctrico. La capacidad de un condensador viene determinada por la

superficie de las armaduras, la distancia que las separa y la naturaleza del dieléctrico.

El condensador en corriente continua sólo permite el paso de la corriente mientras dura

el proceso de carga. Una vez cargado el condensador, deja de pasar corriente por él. En

corriente alterna, su comportamiento es diferente. Se carga y se descarga

continuamente.



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El tiempo que tarda en cargarse o descargarse se determina por la siguiente expresión.

T = 5 RC

Las curvas de carga y descarga son

Características del condensador

Valor capacitivo: Es la capacidad de almacenamiento. La unidad de capacidad es el

faradio, que equivale a la capacidad de un condensador que, cargado con un culombio,

tiene entre sus placas una diferencia de potencial de un voltio. Como esta unidad resulta

excesivamente grande, recurrimos a los múltiplos picofaradio (10-12

), nanofaradio (10-9

),

microfaradio (10-6

). Viene indicado numéricamente sobre el componente o representado

mediante un código de franjas.

La capacidad de un condensador nos indica la cantidad de carga que es capaz de

almacenar el condensador cuando está conectado a un voltaje determinado.

C = Q / V La capacidad equivalente de un circuito con condensadores en paralelo se calcula

sumando sus valores. Si se trata de un circuito en serie, la capacidad total se determina

haciendo la inversa de la suma de sus inversas.

C= C1+C2+C3+…… 1/C = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 +…

Tensión de perforación del dieléctrico: Es el valor de tensión que soporta el dieléctrico

del condensador. Hay que procurar darle un margen de seguridad.

Tolerancia: Es la diferencia máxima entre el valor nominal o teórico y el valor rela del

condensador. Se expresa en porcentajes del valor nominal (5%, 10%, etc.). En

condensadores electrolíticos, la tolerancia puede alcanzar valores de 50%.



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Tipos de condensadores

Los condensadores pueden ser de capacidad fija o de capacidad variable

Existen distintos tipos de condensadores fijos según su construcción:

Estiroflex: Tiene una apariencia transparente y suele ser de poca capacidad (del orden

de picofaradios). La tolerancia suele ser un 10%. Con franjas se indica la tensión de

trabajo.

Poliester: Valor y tensión máxima escritos en el propio condensador (expresados en

nanofaradios).

Cerámicos: Suelen ser de poca capacidad, y aguantan menos tensión que los de

poliester. Sus valores se determinan mediante código de colores, en nanofaradios.

Electrolíticos: Son los más usados, sobre todo como filtro. Suelen aumentar mucho de

tamaño a medida que su tensión de trabajo es mayor. Tienen su polaridad. Capacidad en

microfaradios.

Inductancias (bobinas) Si enrollamos un hilo de cobre barnizado sobre una forma cilíndrica obtenemos una

bobina. Al circular una corriente continua por dicha bobina se genera un campo

magnético. Este efecto se podría comprobar con una brújula.

Hay muchas formas prácticas de presentación de las bobinas. Se pueden establecer dos

características fundamentales, según el valor de la autoinducción y según la frecuencia

de trabajo a la que van destinadas. La inductancia de las bobinas puede ser fija o

variable, según su construcción. La unidad de inductancia es el henrio (H), equivalente a

la inductancia que produce una fuerza electromotriz de un voltio cuando la corriente

eléctrica que recorre el circuito varía uniformemente a razón de 1 amperio por segundo.

Relés El relé es un elemento que se fundamenta en las propiedades del magnetismo para

formar imanes no permanentes. Si introduces un trozo de hierro dulce en el interior de la

bobina, cada vez que circule corriente eléctrica por ella se transformará en un imán.

Cuando circule corriente por la bobina, el hierro atraerá una pieza metálica que forma

parte del conjunto. Esta pieza podrá bascular por uno de los extremos, de tal manera que

el otro quedará libre y podrá cerrar o abrir un circuito. Cuando la corriente deje de

circular, un muelle hará que esta pieza metálica vuelva a su estado inicial. De esta

forma, según circule o no corriente, podremos abrir o cerrar circuitos eléctricos. Existen

relés que, en función del número de contactos, puedan cerrar o abrir uno o más circuitos

a la vez.



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Transformadores

El transformador es un componente basado en la disposición de dos bobinas acopladas

magnéticamente con un núcleo de material ferromagnético, constituido de ferrita. La

bobina por donde entra la corriente recibe el nombre de primario, y por donde sale,

secundario. Se pueden utilizar transformadores para elevar su amplitud o disminuirla, o

bien para adaptar entre sí otros componentes.

Un transformador reduce la tensión cuando el secundario tiene menos espiras que el

primario. Todo ello se produce por la variación de la intensidad eléctrica.

Componentes activos, de la válvula a los semiconductores

Los componentes activos son capaces de generar, modificar y ampliar el valor de una

señal eléctrica. Entre ellos destacan los semiconductores por su facilidad de uso. La

tecnología del semiconductor es posterior a la de la válvula de vacío, fundamentada en

la emisión termoiónica o de electrones por parte de un material incandescente.

Diodos

. El diodo se basa en la propiedad que tienen algunos materiales de producir una

emisión de electrones cuando se los somete a una temperatura próxima a la

incandescencia. Este efecto termoiónico fue aplicado por Edison en la construcción de

la lámpara de incandescencia.

Un diodo es un componente electrónico que permite el paso de la corriente eléctrica en

un sentido y lo impide en sentido contrario. Está formado por la unión de dos materiales

semiconductores, uno del tipo “P” y otro del tipo “N”. Por tanto está provisto de dos

terminales denominados ánodo (+) y cátodo (‐). Como norma general, el sentido de

circulación de la corriente en un diodo va del ánodo al cátodo. Su símbolo es:

Cuando un diodo se conecta a una tensión eléctrica, se dice que está polarizado. Esta

polarización puede ser directa o inversa.

Un diodo polarizado directamente deja pasar la corriente eléctrica, mientras que un

diodo polarizado inversamente no deja pasar la corriente eléctrica.



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La curva general de funcionamiento de un diodo es la siguiente: Se puede observar que

en la región de polarización directa (la situada arriba y a

la derecha de los ejes) a partir de la tensión Vγ se

obtiene una conducción del diodo prácticamente lineal.

Se trata de una recta que relaciona la tensión aplicada

con la intensidad que recorre el diodo mediante la

resistencia interna del diodo. La tensión Vγ se

denomina umbral de conducción. Habitualmente

utilizaremos diodos cuya tensión umbral será de 0,7

voltios, lo que quiere decir que si aplicamos al diodo

una tensión superior a 0,7V, el diodo se comportará

como una resistencia (polarización directa). En la región

de polarización inversa (abajo y a la izquierda de los

ejes) existe una tensión VRM, que se denomina tensión

de ruptura del diodo, de tal manera que si la superamos

el diodo quedará destruido. Existen unos diodos especiales que se diseñan para trabajar

en dicha zona de ruptura. Son los diodos Zener. Tienen una curva característica como la

que se representa a continuación. P N Estos diodos cuando son polarizados directamente

se comportan como un diodo normal, pero cuando son polarizados inversamente, y la

tensión aplicada es la VZ (ya no se llama tensión de ruptura, sino tensión zener),

conducen también la corriente eléctrica. Son diodos fundamentalmente empleados en

fuentes de alimentación como elementos estabilizadores

de tensión, ya que como se puede ver en la curva, aunque

la intensidad que los atraviese varíe de manera

considerable, la tensión en sus extremos será

prácticamente constante e igual a la VZ. El símbolo que

los caracteriza puede ser el representado arriba de la

curva o el siguiente:

Otro tipo de diodos muy empleados son los LED (Light

Emitting Diode) o diodos emisores de luz, los cuales, al

igual que cualquier diodo, sólo dejan pasar la corriente en

un sentido, pero además, cuando son atravesados por una

corriente eléctrica, emiten luz, por lo que se suelen

utilizar como pilotos de señalización de la actividad en un

circuito.



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Tipos de diodos

De entre los innumerables tipos, seleccionamos los siguientes:

Diodo de germanio: Fue uno de los primeros diodos semiconductores. Reciben el

nombre de diodos de punta de contacto porque el extremo de un conductor, muy

delgado, se apoya sobre un pequeño cristal de germanio. A partir de una diferencia de

potencial de 0,2 V se vuelve conductor. Se pueden distinguir por estar encapsulados en

vidrio, de modo que se ve su interior.

Una de las aplicaciones más generalizadas de los diodos de germanio es su buena

capacidad para trabajar con señales de elevada frecuencia, por ejemplo, con señales de

radio. Estos diodos son de pequeño tamaño, lo cual facilitó su incorporación a los

primeros receptores de audio, llamados superheterodinos.

Diodo de silicio: Recibe el nombre de diodo de unión. Está hecho con material a base de

silicio. Es muy útil para tensiones e intensidades mucho más elevadas que las que

soporta un diodo de germanio. Se vuelve conductor con una diferencia de potencial de

0,6 V. Está formado por la unión de dos zonas PN con silicio, al que se le han añadido

impurezas.

Diodo Zener: Es un tipo especial de diodo. Está diseñado para trabajar con tensiones

inversas y su función es la de estabilizador de tensión. El Zener se coloca en la fase final

de una fuente de alimentación.

Diodo LED: Los diodos LED son unos dispositivos semiconductores constituidos por

dos uniones que, polarizadas directamente, son capaces de

emitir radiaciones luminosas (fotones). Los primeros

diodos LED eran rojos y aún hoy siguen siendo los más

difundidos y económicos. El color rojo corresponde a las

frecuencias más bajas de la banda óptica, las cuales

necesitan una energía más reducida para emitir un fotón. A

los colores amarillo, azul y verde corresponden energías

más elevadas, por lo que hay que utilizar materiales que, de

momento, son más costosos. Por otro lado, las tensiones de

polarización tienen que ser más elevadas para proporcionar

la energía necesaria a los fotones. Sin embargo, desde hace

algunos años, algunos fabricantes han potenciado los LED

amarillos, naranja y verdes.

El diodo LED dispone de dos terminales, el más largo

corresponde al ánodo y el más corto al cátodo. Otra forma

de identificarlos es mirar la cápsula de la que salen las

patillas. El terminal más cercano a la zona achaflanada o

plana es el cátodo.

La precaución más importante a la hora de instalar un diodo LED es que en sus

terminales el voltaje que debe existir no tiene que sobrepasar los 2 V, por lo que es muy

frecuente ponerlo en serie con una resistencia, de tal manera que la corriente que lo

atraviese sea de unos 15 mA (0,015 A).



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Fotodiodos: Son dispositivos detectores de luz. Consisten en un diodo encerrado en una

cápsula con una lente mediante la cual se hace incidir la luz. Tienen la propiedad de

convertir la señal de luz recibida en señales eléctricas, por lo que podríamos decir que se

comportan básicamente como generadores de corriente eléctrica.

Aplicaciones de los diodos Una de las aplicaciones más importante es la de rectificación de corriente alterna,

convirtiéndola en continua, para los diversos usos en aparatos electrónicos. Para ello

existen diversos circuitos característicos de rectificadores de media onda y onda

completa.

Transistor El transistor es un elemento en el cual se puede gobernar la intensidad de corriente que

circula entre dos de sus tres terminales, a través de la acción de una pequeña corriente,

mucho más baja, en el tercer terminal. Los dos primeros terminales se llaman emisor y

colector, y el tercero base.

Los transistores son componentes electrónicos que generalmente se emplean para

amplificar impulsos eléctricos, es decir, para obtener corrientes de salida de mayor

intensidad que las corrientes de entrada.

Está formado por la unión de tres semiconductores, que pueden ser:

- Dos tipo “P” y uno tipo “N”, en cuyo caso el transistor se denomina PNP.

- Dos tipo “N” y uno tipo “P”, en cuyo caso el transistor se denomina NPN.

Un transistor dispone de tres patillas de conexión, que se denominan colector (C), base

(B) y emisor (E).



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Un transistor puede trabajar al corte en activa y en

saturación.

En este caso está trabajando al corte, el interruptor

impide que llegue ninguna corriente a la base del

transistor, se observa que el amperímetro marca 0A

y no circula corriente desde el colector hasta el

emisor, esto se demuestra porque el LED está

apagado

En la zona de corte el transistor se comporta como

un interruptor abierto, es decir, no deja pasar

corriente entre el colector y el emisor. En esta zona la intensidad de base es nula.

En este caso esta en activa, si cerramos el interruptor,

comenzar a circular corriente hasta la base del

transistor, el amperímetro marca 233µA, comienza a

circular corriente desde el colector hasta el emisor el

LED se ilumina

En la zona activa dependiendo de la intensidad de

base permitirá el paso de una mayor o menor

corriente entre colector y emisor. Esta es la zona

utilizada para amplificación.

En este caso esta trabajando en saturación, si

sustituimos la pila de 3V por una de 4.5 y aumenta la

intensidad de corriente que llega hasta la base del

transistor hasta 381µA, la corriente circula libremente

desde el colector al emisor, el LED está

completamente encendido

En la zona de saturación el transistor se comporta

como un interruptor cerrado, es decir, deja pasar

corriente entre el colector y el emisor. En esta zona la

intensidad de base es la máxima admisible.

Dichas zonas de funcionamiento se pueden ver en la

siguiente gráfica, típica de los transistores bipolares.

Una pequeña corriente entre base y emisor nos permite

controlar corrientes mayores entre colector y emisor

Por lo tanto, los transistores son componentes electrónicos

que generalmente se emplean para amplificar impulsos

eléctricos, es decir, para obtener corrientes de salida de

mayor intensidad que las corrientes de entrada.

La relación entre la corriente de salida y la de entrada es lo

que se conoce como amplificación o ganancia del

transistor.



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hfe= Ic /IB

Siendo:

hfe = Ganancia del transistor

IE= Corriente de emisor

IB = Corriente de base

IC= Corriente de colector

Un montaje típico entre transistores, con el fin de

aumentar la ganancia, es el conocido como par

Darlington, consistente en montar dos transistores según

el circuito de la figura:

Aplicaciones de los transistores

Las dos aplicaciones fundamentales del transistor son como amplificador y como

conmutador. Los amplificadores son dispositivos con dos terminales de entrada y dos de

salida. Si a la entrada se aplica una señal de pequeña amplitud, a su salida se obtendrá

otra señal con la misma forma que la de entrada pero de mayor amplitud.

También puede emplearse para circuitos temporizadores, como

el que se muestra en la figura vuelve a su posición inicial, el

condensador se va cargando a la tensión de alimentación y la

unión de emisor está polarizada en directa, con lo que el

transistor conduce y la lámpara está encendida. En el momento

en que el condensador se carga totalmente, la lámpara deja de

lucir.

Otra aplicación es en circuitos osciladores. Que son circuitos

electrónicos que generan señales alternas. Las oscilaciones se

pueden clasificar en dos grupos, teniendo en cuenta la frecuencia de la señal que

generan: osciladores de baja y de alta frecuencia. Pueden clasificarse también según la

forma de onda de la señal generada: sinusoidal, diente de sierra, cuadrada, rectangular,

triangular, etc.

Fototransistores

Son transistores que modifican su comportamiento en función de la

iluminación ambiental. En ellos la superficie sensible está situada en la base

del transistor, la cual genera pequeñas corrientes según la cantidad de luz recibida, la

cual es amplificada entre el colector y el emisor.

Optointerruptores Son componentes electrónicos formados por un diodo LED y un

fototransistor, de forma que la luz emitida por el diodo LED activa la base

del transistor.

Dispone de cuatro patillas, dos correspondientes al diodo LED y las otras

dos correspondientes al colector y emisor del fototransistor, las cuales

vienen señaladas en la carcasa del componente. Los hay con forma de “U”

de tal manera que cuando el rayo de luz se interrumpe, el fototransistor se activa o

desactiva.



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Se suele utilizar para captar el movimiento giratorio de una rueda ranurada y poder

controlar el número de vueltas (ratones y disquetes en ordenadores). Se puede emplear

también para controlar la subida o bajada de un nivel de líquido en el interior de un

tubo, etc.

Tiristor Se podría definir a un tiristor como un diodo que, mediante la incorporación de

otra patilla, podemos controlar el paso de corriente a través del mismo. De aquí

se deduce que un tiristor se comportaría como un diodo; sólo dejaría pasar la

corriente en un sentido. Pero con la variación respecto a éste de que, aplicándole

una tensión en la tercera pata que hemos introducido, éste conduciría; si a esta

patilla no le aplicamos tensión éste no conduciría.

Se podría pensar que es lo mismo que hace un transistor, mediante la corriente

de base, podríamos regular más o menos el paso del emisor al colector. En el

tiristor si hay tensión pasa toda la corriente, y si no la hay, en su tercera patilla,

no se dispara, no hay término medio como en el transistor. Podría decirse que un tiristor

es un interruptor controlado. Su símbolo es el de la figura.

Otra diferencia con el transistor es que cuando se dispara un tiristor aplicándole una

tensión en la puerta, si luego se le deja de aplicar esta tensión en este mismo punto, el

tiristor seguirá disparado, pues existe una realimentación interna que mantiene la

tensión en la puerta. Para hacer que el tiristor deje de conducir cuando ya está

disparado, bastaría con dejarle sin tensión en sus extremos, ánodo y cátodo, o invertir su

polaridad, con lo que quedaría otra vez preparado para ser disparado.

Hay otras tres formas de disparar un tiristor: por variación brusca de tensión entre ánodo

y cátodo, por aumento de tensión entre ánodo y cátodo, y por aumento de temperatura,

aunque nos son tan habituales como la explicada.

El tiristor fue obtenido por primera vez en 1.957, en los Estados Unidos, por la empresa

General Electric.

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. Puede pasar de un estado de bloqueo a un estado de conducción en

ambos sentidos de polarización, volviendo de nuevo al estado de bloqueo por inversión

de la tensión o por disminución de la corriente que lo convierte en conductor.

Su estructura interna se asemeja en cierto modo a la disposición que formarían dos SCR

en direcciones opuestas.

Posee tres electrodos: A1, A2 (en este caso pierden la denominación de ánodo y cátodo)

y puerta. El disparo del TRIAC se realiza aplicando una corriente al electrodo puerta.

cátodo

puerta

ánodo



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Aplicaciones más comunes

• Su versatilidad lo hace ideal para el control de corrientes alternas.

• Una de ellas es su utilización como interruptor estático ofreciendo muchas

ventajas sobre los interruptores mecánicos convencionales y los relés.

• Funciona como interruptor electrónico y también a pila.

• Se utilizan TRIACs de baja potencia en muchas aplicaciones como atenuadores

de luz, controles de velocidad para motores eléctricos, y en los sistemas de

control computarizado de muchos elementos caseros. No obstante, cuando se

utiliza con cargas inductivas como motores eléctricos, se deben tomar las

precauciones necesarias para asegurarse que el TRIAC se apaga correctamente

al final de cada semiciclo de la onda de corriente alterna.

Debido a su poca estabilidad en la actualidad su uso es muy reducido.

Control de fase (potencia)

En la figura "control de fase" se presenta una

aplicación fundamental del triac. En esta

condición, se encuentra controlando la potencia

de ac a la carga mediante la conmutación de

encendido y apagado durante las regiones

positiva y negativa de la señal senoidal de

entrada. La ventaja de esta configuración es

que durante la parte negativa de la señal de entrada, se obtendrá el mismo tipo de

respuesta dado que tanto el diac como el triac pueden dispararse en la dirección inversa.

La forma de onda resultante para la corriente a través de la carga se proporciona en la

figura "control de fase". Al variar la resistencia R, es posible controlar el ángulo de

conducción. Existen unidades disponibles actualmente que pueden manejar cargas de

más de 10kW. (Boylestad)

Diac

Es un elemento simétrico que, por tanto, no posee

polaridad. Se utiliza en los variadores de potencia.

Proporciona los impulsos suficientes que convierten al

triac en conductor.

El 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. El comportamiento es fundamentalmente el mismo

para ambas direcciones de la corriente. La mayoría de los DIAC tienen una tensión de

disparo de alrededor de 30 V. En este sentido, su comportamiento es similar a una

lámpara de neón.

puerta

A1

A

2

A

A

Tri Dia



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Los DIAC son una clase de tiristor, y se usan normalmente para disparar los triac.

Es un dispositivo semiconductor de dos terminales, llamados ánodo y cátodo. Actúa

como un interruptor bidireccional el cual se activa cuando el voltaje entre sus terminales

alcanza el voltaje de ruptura, dicho voltaje puede estar entre 20 y 36 volts según la

referencia.

DIAC de tres capas

Existen dos tipos de DIAC:

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.

DIAC de cuatro capas. Consiste en dos diodos Shockley conectados en antiparalelo, lo

que le da la característica bidireccional

sistemas electrónicos -...

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