1.- Introducción a la electrónica

Definición : Física, cargas eléctricas, materiales, semiconductores. Herramientas e instrumentos:

Pinzas Multímetro

Cautín Fuente de voltaje

Caimanes..... Osciloscopio.... Conocimientos básicos: Carga, campo eléctrico y magnético, diferencia de

potencial, corriente, voltaje. Leyes

Ohm, Kirchhoff (LVK, LCK), Capacitancia, Inductancia, divisor de voltaje y de corriente, circuitos equivalentes de Thevenin y de Norton.

Dispositivos:

Amplificadores operacionales, Diodos, transistores, dispositivos digitales (compuertas, contadores, flip flops...), convertidores, pic´s, microcontroladores, microprocesadores, DSP...

Aplicaciones: Médicas, sociales, entretenimiento, investigación, aeronáutica, aeroespacial, navegación, transporte.....

2.- SemiconductoresSEMICONDUCTORES: Materiales que poseen un nivel de conductividad sobre algún punto entre los extremos de un aislante y un conductor.

COBRE: ρ = 10-6Ω-cm

MICA: ρ = 1012Ω-cm

SILICIO ρ = 50 x 103Ω-cm GERMANIO: ρ = 50 Ω-cm

-Alto nivel de pureza

-Existen grandes cantidades en la naturaleza.

-Cambio de características de conductores a aislante por medio de procesos de dopado o aplicación de luz ó calor.

MATERIALES SEMICONDUCTORES (GERMANIO Y SILICIO):

Estructura atómica: Red cristalina

Enlaces entre átomos: Covalentes

Electrones de valencia: 4

NIVELES DE ENERGÍA : Mientras más distante se

encuentre el electrón del núcleo mayor es el estado de

energía, y cualquier electrón que haya dejado su átomo,

tiene un estado de energía mayor que cualquier electrón

en la estructura atómica.

Banda de conducción

Banda prohibidaEg > 5 eV

Banda de valencia

Banda de conducción

Banda prohibidaEg = 1.1, 0.67, 1.41 eV

Banda de valencia

Banda de conducción

Banda de valencia

Aislante Semiconductor Conductor

Material Intrinseco

Materiales extrinsecos

TIPO n TIPO p

Si Si Si

Si Si Si

Si Si Si

Si Si Si

Si 5 Si

Si Si Si

Si Si Si

Si 4 Si

Si Si SiAntimonioArsénicoFósoforo

BoroGalioIndio

P o r t a d o r e sm a y o r i t a r i o s

P o r t a d o r e sm i n o r i t a r i o s

I o n e s d o n a d o r e s

P o r t a d o r e sm a y o r i t a r i o s

P o r t a d o r e sm i n o r i t a r i o s

I o n e s a c e p t o r e s

TIPO nTIPO p

2.1 UNION p-n

R e g i ó n d e a g o t a m i e n t o

T i p o p T i p o n

p n

p n

p n

Sin polarización

Polarización inversa

Polarización directa

V D

I D

I s

V T

DIODO

Es un elementos de dos terminales formado por una unión p-n

+ -Ánodo Cátodo

Ejemplos

ID=IS(ekVD/Tk-1)

IS Corriente de saturación inversa

K 11600/η (η=1 para Ge, y η=2 para Si)

Tk TC + 273

Región Zener:

Bajo polarización negativa existe un punto en el cual bajo un voltaje negativo lo suficientemente alto, da como resultado un agudo cambio en las características del diodo.A este voltaje se le conoce como “voltaje pico inverso” (PRV ó PIV )

2.2 Características del DiodoResistencia en cd ó estática:

RD=VD/ID

Resistencia en ac ó dinámica:

rD=∆VD / ∆ID=(dID /dVD)-1=26mA /ID

Resistencia en ac promedio:

rav= ∆VD / ∆ID|punto a punto

Capacitancia de transición y difusión:

Tiempo de recuperación inverso

0 0 . 2 5 0 . 5- 5- 1 5- 2 5

5

1 0

1 5

C ( p f )

V

C T C D

T s T t t

Ejemplo

Ejemplo

Modelado de diodos

Modelo Ideal:

Modelo Simplificado:

Modelo de segmentos líneales:

V D

I D

V D

I D

V T

V D

I D

V T

rav

VT

VT rav

Ejemplos

1N4001

12

1k

E E = RID+VD

1.- ID=IS(ekVD/Tk-1)

2.- VD=0 e ID=0, trazar en la curva del diodo, intersección de recta con curva es el punto Q.

3.-Sustituir el diodo por cualquier modelo de equivalente.

Ejemplos

2.3 Diodo Zener

Este diodo a diferencia de un diodo semiconductor de propósito general, trabaja

en la región de polarización negativa. Es decir que la dirección de la conducción

es opuesta a la de la flecha sobre el símbolo.

Claro el voltaje Zener es muchas veces menor que VIP de un diodo

semiconductor, este control se logra con la variación de los niveles de dopado.

Los voltajes zener van desde 1.8 V. hasta 200V, con rangos de potencia de ¼ W

hasta 50W.

ANALISIS:

1.Determinar el estado del diodo Zener mediante su eliminación del circuitos de

la red y el cálculo del voltaje de circuito abierto resultante

2.Sustituir el circuitos equivalente adecuado y resolverlo para las incógnitas

deseadas.

R 2

R 1

D 1B T 1

12

2.4 Análisis de circuitos con diodos

Con fuentes de cd.-Determine el estado del diodo

-Sustituya el equivalente adecuado

-Determine los parámetros restantes de la red.

ER3

ER3

Determine VD,, VR, ID.

Ambos casos

E=8V, 0.5

R3=2.2kΩ, 1.2kΩ

12VGeSi

5.6k

VR, IR

12VSi

5.6kSi

VD1 , VD2, ID, VR.

10V

5V

2.2K

Si

4.7K

12

10V

12

Si

330

Si

+

V0

-

VD, ID, V0.

+

V0

-

ID1, ID2, IR, V0.

12

12

12VSi2.2K

Ge

VR.

SiSi

3.3K

5.6K

20V

IR1, IR2,

2.5 Aplicaciones Rectificadores: Su principal uso es en sistemas electrónicos encargados de realizar una conversión de potencia de ac, en potencia de dc.

DE MEDIA ONDA:

V1

D21 2

1k

0

120 1k

12

T i me

0 s 1 ms 2 ms 3 ms 4 ms 5 ms 6 ms 7 ms 8 ms 9 ms 1 0 msV( D1 : 2 )

- 2 0 V

0 V

2 0 V

SEL > >

V1 ( V2 )- 2 0 V

0 V

2 0 V

T i me

0 s 1 ms 2 ms 3 ms 4 ms 5 ms 6 ms 7 ms 8 ms 9 ms 1 0 msV( R1 : 1 )

- 2 0 V

0 V

2 0 V

S EL > >

V1 ( V2 )- 2 0 V

0 V

2 0 V

T11 5

6

4 8

Si

Si

R

CON TRANSFORMADORES:

DE ONDA COMPLETA:

1k

12 1

2

12 1

2

T i me

0 s 0 . 5 ms 1 . 0 ms 1 . 5 ms 2 . 0 ms 2 . 5 ms 3 . 0 msV( V2 : + )

- 2 0 V

- 1 0 V

0 V

1 0 V

2 0 V

Recortadores:

Tienen la capacidad de recortar una porción de la señal de entrada sin distorisionar la parte restante de la forma de onda alterna.

SERIE:

T i me

0 s 0 . 5 ms 1 . 0 ms 1 . 5 ms 2 . 0 ms 2 . 5 ms 3 . 0 msV ( R1 : 2 )

- 2 0 V

0 V

2 0 V

SEL > >

V ( V1 0 : + )- 2 0 V

0 V

2 0 V

1k

D2

5V

T i me

0 s 0 . 5 ms 1 . 0 ms 1 . 5 ms 2 . 0 ms 2 . 5 ms 3 . 0 msV( D1 : 2 ) V ( V 1 : + )

- 2 0 V

- 1 0 V

0 V

1 0 V

2 0 V

4V

1k

Sujetadores o cambiadores de nivel:

C1

C1

V15V

Detectores de señal:

2

1

C1

1

2+Vin

-

+Vout

-

Reguladores de voltaje:

El objetivo de este circuito es mantener un voltaje de salida constante sobre un rango de resistencia de carga. El resistor en serie con la fuente se selecciona para que una caida de voltaje apropiada aparezca cuando la resistencia de carga está en su valor mínimo. El diodo debe ser capaz de disipar una gran gantidad de potencia cuando la resistencia de carga está en su valor máximo.

0

Vi

1k

1k-

+Vz

Pzm1.- Determinar el estado del diodo zener mediante la eliminación de la red y calculando el voltaje através del circuito abierto resultante.

Vz VzVz

2.- Sustituir el circuito equivalente adecuado y resolverlo para las incongnitas deseadas.

V = VL=RLVi/R + RL

VL=Vz Iz= IR + IL Pz= Vz IL

Reguladores de voltaje:

Vi

R

-

+Vz

PzmRL

R=1k VZ=10V

Vi=16V. PZM= 30mW

RL=1.2k

=3k

Compuertas lógicas:

In1

In2

0

Vo.

D1

D2

1k

In1

In2

0

Vo.

D1

D2

1k

5V

In1 In2 V0

0 0

0 1

1 0

1 1

In1 In2 V0

0 0

0 1

1 0

1 1