1. Concepto de electricidad2. Corriente eléctrica y su medida3. Circuitos4. Los aparatos electrónicos: Los equipos electrónicos 5. Resistores6. Diodos7. Transistores: la ampliación electrónica8. El montaje de circuitos eléctricos9. La conmutación electrónica10. Condensadores La temporización y el condensador11. Fuente de alimentación12. Buen uso y mantenimiento de equipos electrónicos

Tema 5: Los dispositivos electrónicos

CONCEPTO DE ELECTRICIDAD

• Estructura del átomo

En el átomo distinguimos dos partes: el núcleo y la corteza.

- El núcleo es la parte central del átomo y contiene partículas con carga

positiva, los protones, y partículas que no poseen carga eléctrica, es

decir son neutras, los neutrones. La masa de un protón es

aproximadamente igual a la de un neutrón.

Todos los átomos de un elemento químico tienen en el núcleo el mismo

número de protones. Este número, que caracteriza a cada elemento y lo

distingue de los demás, es el número atómico y se representa con la

letra Z.

-La corteza es la parte exterior del átomo: se encuentran los electrones,

con carga negativa estan ordenados en distintos niveles, giran alrededor

del núcleo.

-Los átomos son eléctricamente neutros, debido a que tienen igual

número de protones que de electrones. Así, el número atómico también

coincide con el número de electrones.

La corriente eléctrica y sus

magnitudes

• Tensión

•Resistencia

•Intensidad de Corriente

•Ley de Ohm

•Energía eléctrica

•Potencia eléctrica

Indicar unidad, símbolo de la misma y definición

La tensión

La tensión, voltaje o diferencia de potencial es una magnitud física que

impulsa a los electrones a lo largo de un conductor en un circuito eléctrico

cerrado, provocando el flujo de una corriente eléctrica. La diferencia de

potencial también se define como el trabajo por unidad de carga ejercido por

el campo eléctrico, sobre una partícula cargada, para moverla de un lugar a

otro. Se puede medir con un voltímetro.

En el Sistema Internacional de Unidades, la diferencia de potencial se mide en voltios ( V ), al igual que el potencial.La tensión es independiente del camino recorrido por la carga, y depende exclusivamente del potencial eléctrico de los puntos A y B en el campo.

La resistencia

La resistencia eléctrica de un objeto es una medida de su oposición al paso de unacorriente.Para una gran cantidad de materiales y condiciones, la resistencia eléctrica no dependede la corriente eléctrica que pasa a través de un objeto o de la tensión en los terminalesde este. Esto significa que, dada una temperatura y un material, la resistencia es un valorque se mantendrá constante. Además, de acuerdo con la ley de Ohm la resistencia de unobjeto puede definirse como la razón de la tensión y la corriente, así :

Según sea la magnitud de esta medida, los materiales se pueden clasificar en conductores, aislantes y semiconductores. Existen además ciertos materiales en los que, en determinadas condiciones de temperatura, aparece un fenómeno denominado superconductividad, en el que el valor de la resistencia es prácticamente nulo.

La intensidad de corriente

La intensidad de corriente es la cantidad de carga eléctrica que pasa

a través del conductor por unidad de tiempo, por lo tanto el valor de la

intensidad instantánea, I, será:

Si la intensidad permanece constante, utilizando incrementos finitos

de tiempo, podemos definirla como:

Si por el contrario la intensidad es variable la fórmula anterior nos dará

el valor de la intensidad media en el intervalo de tiempo considerado.

La unidad de intensidad de corriente en el Sistema internacional de

unidades es el amperio.

La ley de Ohm

La Ley de Ohm afirma que la corriente que circula por un conductor

eléctrico es directamente proporcional a la tensión e inversamente

proporcional a la resistencia siempre y cuando su temperatura se

mantenga constante.

La ecuación matemática que describe está relación es:

Donde, I es la corriente que pasa a través del objeto en amperios, V es la

diferencia de potencial de las terminales del objeto en voltios, y R es la

resistencia en ohmios (Ω). Específicamente, la ley de Ohm dice que la R

en esta relación es constante, independientemente de la corriente. La

ecuación de arriba es la forma moderna de la ley de Ohm.

La energía eléctrica

Se denomina energía eléctrica a la forma

de energía la cual resulta de la existencia

de una diferencia de potencial entre dos

puntos, lo que permite establecer una

corriente eléctrica entre ambos cuándo se

les coloca en contacto por medio de un

conductor eléctrico—para obtener trabajo.

La energía eléctrica puede transformarse

en muchas otras formas de energía, tales

como la energía luminosa o luz, la energía

mecánica y la energía térmica.

Su uso es una de las bases de la

tecnología utilizada por el ser humano en

la actualidad.

La potencia eléctrica

La potencia eléctrica es la relación de transferencia de energía por unidad

de tiempo; es decir, la cantidad de energía entregada o absorbida por un

elemento en un tiempo determinado (p = dW / dt).

La unidad en el Sistema Internacional de Unidades es el Vatio, o que es lo

mismo, Watt.

Cuando una corriente eléctrica fluye en un circuito, puede transferir energía al

hacer un trabajo mecánico o termodinámico.

CIRCUITOS ELÉCTRICOS

• Circuitos en serie

• Circuitos en paralelo

1. Intensidad2. Tensión3. Potencia4. Resistencia equivalente

Circuitos en serie

Un circuito en serie es una configuración de conexión en la que los

bornes o terminales de los dispositivos (generadores, resistencias,

condensadores, interruptores, entre otros.

Se conectan secuencialmente. La terminar de salida de un dispositivo

se conecta a la terminar de entrada del dispositivo siguiente.

Siguiendo un símil hidráulico, dos depósitos de agua se conectarán en

serie si la salida del primero se conecta a la entrada del segundo. Una

batería eléctrica suele estar formada por varias pilas eléctricas

conectadas en serie, para alcanzar así el voltaje que se precise.

*Definición:

* Formulas:

1. Intensidad para hallar el valor de la corriente usas la ecuación :

I= V/Rt

2. Tensión Es independiente del camino recorrido por la carga y depende

exclusivamente del potencial de los puntos; se expresa por la fórmula:

3. Potencia Cuando el dispositivo es una resistencia de valor R o se puede

calcular la resistencia equivalente del dispositivo, la potencia también puede

calcularse como :

4. Resistencia equivalente: Esta resistencia equivalente, se sabe que existe, y

para configuraciones en que las resistencias a sustituir están en paralelo o en

serie, son fáciles de calcular como verás en las próximas secciones.

RA=R2+R3+R4

Circuitos en paralelo

*Definición:

El circuito en paralelo es una conexión donde los bornes o terminales de

entrada de todos los dispositivos (generadores, resistencias, condensadores,

etc.) conectados coincidan entre sí, lo mismo que sus terminales de salida.

Siguiendo un símil hidráulico, dos tinacos de agua conectados en paralelo

tendrán una entrada común que alimentará simultáneamente a ambos, así

como una salida común que drenará a ambos a la vez. Las bombillas de

iluminación de una casa forman un circuito en paralelo.

La intensidad total dentro de un circuito en paralelo

se puede ver que cuando la corriente sale de la

bateria y al llegar a un nudo se divide y despues se

volverán a encontrar .

La tensión, esta es la misma para cada una de las resistencias, ya

que para llevar a los electrones hasta el. extremo de cualquiera de

las resistencias no se debe aplicar ninguna "Tuerza" o tensión

debido a que suponemos que el cable no tiene resistencia. Por lo

tanto la tensión se aplica directamente sobre las resistencias.

Pt =Vt.It podemos determinar la potencia total que

disipa el conjunto dado que conocemos todos los

valores

La resistencia equivalente es menor que la menor de las resistencias del circuito.

LOS APARATOS ELECTRÓNICOS

1.- Estructura del aparato electrónicoa. Dispositivo de entradab. Dispositivo de procesoc. Dispositivo de salida

2.- Componentes electrónicos a. Componentes discretos

b. Circuitos integrados c. Elementos auxiliares

3.- Otros componentesa. Carcasab. Placas de circuito impreso y conexionesc. Alimentación

1.Aparato electrónico:

Un aparato o dispositivo electrónico consiste en una combinación de

componentes electrónicos organizados en circuitos, destinados a controlar

y aprovechar las señales eléctricas.

Ejemplo de dispositivo electrónico es un amplificador de sonido que

controla el flujo de energía de un micrófono hacia los altavoces.

a) Dispositivos de entrada: os dispositivos de entrada son aquellos equipos y componentes

que permiten ingresar información a la unidad de procesamiento. El teclado, el mouse (ratón),

el escáner, la cámara web (webcam), el lápiz óptico y el micrófono son dispositivos de

entrada: permiten enviar datos a través de las teclas, el movimiento del dispositivo y la acción

de clickear con los botones, por ejemplo. Los monitores y las impresoras, en cambio, suelen

ser mencionados como dispositivos de salida: los primeros emiten información a través de la

pantalla, mientras que las segundas ofrecen la impresión en papel.

b) Dispositivos de proceso: Es la capacidad del Sistema de Información para efectuar

cálculos de acuerdo con una secuencia de operaciones preestablecida. Estos cálculos

pueden efectuarse con datos introducidos recientemente en el sistema o bien con datos que

están almacenados. Esta característica de los sistemas permite la transformación de datos

fuente en información que puede ser utilizada para la toma de decisiones, lo que hace

posible, entre otras cosas, que un tomador de decisiones genere una proyección financiera a

partir de los datos que contiene un estado de resultados o un balance general de un año

base.

c) Dispositivos de salida: Se consideran periféricos tanto a las unidades o dispositivos a

través de los cuales la computadora se comunica con el mundo exterior, como a los sistemas

que almacenan o archivan la información, sirviendo de memoria auxiliar de la memoria

principal.

Se entenderá por periférico al conjunto de dispositivos que, sin pertenecer al núcleo

fundamental de la computadora, formado por la CPU y la memoria central, permitan realizar

operaciones de entrada/salida (E/S) complementarias al proceso de datos que realiza la CPU.

Estas tres unidades básicas en un computador, CPU, memoria central y el subsistema de E/S,

están comunicadas entre sí por tres buses o canales de comunicación:

el bus de direcciones, para seleccionar la dirección del dato o del periférico al que se quiere

acceder,el bus de control, básicamente para seleccionar la operación a realizar sobre el dato

(principalmente lectura, escritura o modificación) y el bus de datos, por donde circulan los

datos.

2. Componentes electrónicos

a) Discretos: son aquellos que están encapsulados uno a uno, como es el

caso de los resistores, condensadores, diodos, transistores, etc.

b) Integrados: forman conjuntos más complejos, como por ejemplo un

amplificador operacional o una puerta lógica, que pueden contener desde

unos pocos componentes discretos hasta millones de ellos. Son los

denominados circuitos integrados.

c) Elementos auxiliares: aparatos mecánicos de conexión y desconexión

eléctrica, accionado por cualquier forma de energía, menos manual, capaz

de establecer, soportar e interrumpir corrientes en condiciones normales del

circuito, incluso las de sobrecarga.

3. Otros componentes:

a) Carcasa: En general se denomina carcasa a un conjunto de piezas duras y resistentes,

que dan soporte (internas) o protegen (externas) a otras partes de un equipo.

b. Placas de circuito impreso y conexiones :En electrónica, un circuito impreso o PCB (del

inglés printed circuit board), es un medio para sostener mecánicamente y conectar

eléctricamente componentes electrónicos, a través de rutas o pistas de material

conductor, grabados en hojas de cobre laminadas sobre un sustrato no conductor,

comúnmente baquelita o fibra de vidrio.

c. Alimentación:En electrónica, una fuente de alimentación es un dispositivo que convierte

la tensión alterna de la red de suministro, en una o varias tensiones, prácticamente

continuas, que alimentan los distintos circuitos del aparato electrónico al que se conecta

(ordenador, televisor, impresora, router, etc.).

1. Fijos

2. Variables

1. Pocentiometros

2. Resistores dependientes

1. Definición

2. Tipos

3. Aplicaciones

4. Identificación de resistores fijos

Definición: Se denomina resistor al componente electrónico diseñado

para introducir una resistencia eléctrica determinada entre dos puntos de

un circuito. En el propio argot eléctrico y electrónico, son conocidos

simplemente como resistencias. En otros casos, como en las planchas,

calentadores, etc., los resistores se emplean para producir calor

aprovechando el efecto Joule.

Tipos: Desde el punto de vista de vista de la resistividad , podemos encontrar materiales conductores (no presentan ninguna oposición al paso de la corriente eléctrica), aislantes (no permiten el flujo de corriente), y resistivos (que presentan cierta resistencia). Dentro de este último grupo encontramos las resistencias. Las resistencias son componentes eléctricos pasivos en los que la tensión instantánea aplicada es proporcional a la intensidad de corriente que circula por ellos. Su unidad de medida es el ohmio (Ω). Se pueden dividir en tres grupos: Resistencias lineales fijas: su valor de resistencia es constante y está predeterminado por el fabricante.Resistencias variables: su valor de resistencia puede variar dentro de unos límites.Resistencias no lineales: su valor de resistencia varia de forma no lineal dependiendo de distintas magnitudes físicas (temperatura, luminosidad, etc.).

Aplicaciones: el componente electrónico diseñado para introducir una resistencia eléctrica determinada entre dos puntos de un circuito. En el propio argot eléctrico y electrónico, son conocidos simplemente como resistencias. En otros casos, como en las planchas, calentadores, etc., los resistores se emplean para producir calor aprovechando el efecto Joule.

Identificación de resistores fijos: Para determinar el valor de la resistencia comenzaremos por determinar la banda de la tolerancia: oro, plata, rojo, marrón, o ningún color. Si las bandas son de color oro o plata, está claro que son las correspondientes a la tolerancia y debemos comenzar la lectura por el extremo contrario. Si son de color rojo o marrón, suelen estar separadas de las otras tres o cuatro bandas, y así comenzaremos la lectura por el extremo opuesto, 1ª cifra, 2ª cifra, número de ceros o factor multiplicador y tolerancia, aunque en algunos casos existe una tercera cifra significativa..En caso de existir sólo tres bandas con color, la tolerancia será de +/- 20%. La falta de esta banda dejará un hueco grande en uno de los extremos y se empezará la lectura por el contrario. Suele ser característico que la separación entre la banda de tolerancia y el factor multiplicativo sea mayor que la que existe entre las demás bandas.

1. Definición

2. Funcionamiento

3. Tipos

1. Ordinarios

2. Especiales

4. Aplicaciones

Definición de diodo:

-Un diodo es un dispositivo semiconductor que permite el paso de la

corriente eléctrica en una única dirección con características similares a un

interruptor.

Funcionamiento de un diodo:

-El funcionamiento del diodo ideal es el de un componente que

presenta resistencia nula al paso de la corriente en un

determinado sentido, y resistencia infinita en el sentido

opuesto.

Los diodos ordinarios construidos con regiones de dopaje P o N .

Los diodos ordinarios construidos con regiones de dopaje P o N .Los diodos

pn, son uniones de dos materiales semiconductores extrínsecos tipos p y n, por

lo que también reciben la denominación de unión pn. Hay que destacar que

ninguno de los dos cristales por separado tiene carga eléctrica, ya que en cada

cristal, el número de electrones y protones es el mismo, de lo que podemos

decir que los dos cristales, tanto el p como el n, son neutros.

Diodos especiales:

a) El diodo Zener: La aplicación de estos diodos se ve en los

Reguladores de Tensión y actúa como dispositivo de tensión

constante (como una pila).

b) El diodo Varicap: (Epicap, capacidad controlada por tensión o diodo de

sintonía) es un diodo que se comporta como un condensador donde

la capacidad esta controlada por la tensión.

Aplicaciones

La principal aplicación del diodo es la obtención de una tensión contínua a

partir de una fuente de corriente alterna lo cual ocurre porque deja circular

corriente a través suyo cuando se conecta el polo positivo de la fuente al

ánodo, y el negativo al cátodo, y se opone al paso de la misma si se realiza

la conexión opuesta de forma que realiza así la conversión de corriente

alterna en continua al permitir solo el paso de la alternancia positiva. A este

proceso se le llama "rectificación".

1. Definición

2. Funcionamiento

1. F. en corte

2. F. en zona activa

3. F. en saturación

3. Tipos

Transistor. PNP

Transistor NPN

4. Transistor como interruptor

5. Transistor como amplificador

1.Definición

El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor que cumple

funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador.

Actualmente se los encuentra prácticamente en todos los aparatos

domésticos de uso diario: radios, televisores, grabadoras …

2. Funcionamiento

En el transistor, el emisor es el encargado de “inyectar” electrones en la

base, la cual se encarga de gobernar dichos electrones y mandarlos

finalmente al colector.

La fabricación del transistor se realiza de forma que la base es la zona

más pequeña, después el emisor, siendo el colector el más grande en

tamaño.

Un transistor en corte tiene una corriente de colector (Ic) mínima

(prácticamente igual a cero) y un voltaje colector emisor VCE) máximo (casi igual

al voltaje de alimentación). Ver la zona amarilla en el gráfico

Un transistor en saturación tiene una corriente de colector (Ic) máxima y

un voltaje colector emisor (VCE) casi nulo (cero voltios). Ver zona en

verde en el gráfico

El transistor trabajando en la zona activa se suele utilizar en la electrónica de las comunicaciones.La potencia disipada ahora es mayor, ya que ambos términos tienen un valor intermedio.

Transistores NPN. En este ejercicio puedes utilizar uno de los dos transistores que se indican en la siguiente tabla, los dos son del tipo NPN con su respectiva disposición de terminales.

Transistores PNP: uno de los dos transistores que se encuentran en el siguiente cuadro. En estos transistores, para obtener el mismo efecto que el anterior, su base deberá ser ligeramente negativa. Observa que en este esquema tanto los LED's como la fuente fueron invertidos.

Transistor como interruptor

Cuando un transistor se utiliza en un circuito, el comportamiento que éste tenga

dependerá de sus curvas características.

En el diagrama que se muestra hay varias curvas que representan la función de

transferencia de Ic (corriente de colector) contra VCE (voltaje colector – emisor)

para varios valores de Ib (corriente de base).

Cuando el transistor se utiliza como amplificador, el punto de operación de éste

se ubica sobre una de las líneas de las funciones de transferencia que están en

la zona activa. (las líneas están casi horizontales).

En estos tipos de montajes en los que la entrada de señal a

amplificar y la salida amplificada se toma con respecto a un

punto común, en este caso el negativo, conectado con el

emisor del transistor. Este circuito nos ayudará a comprender el

funcionamiento de un transistor tipo NPN.