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1. TEORÍA DE CIRCUITOS ELECTRICOS

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on 15 February 2014

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Transcript of 1. TEORÍA DE CIRCUITOS ELECTRICOS

ALUMNO:
ERVIN MAURICIO GÁLVEZ CRUZ
CATEDRATICO:
VIDALIA LÓPEZ PÉREZ
CARRERA:
ING. EN SISTEMAS COMPUTACIONALES
MATERIA:
CIRCUITOS ELÉCTRICOS Y ELECTRÓNICOS
GRADO:
5° CUATRIMESTRE

1.1 Notacion científica
La notación científica (o notación índice estándar) es un modo conciso de representar un número utilizando potencias de base diez. Esta notación se utiliza para poder expresar facilmente números muy grandes o muy pequeños.
Los números se escriben como un producto:
a x 10^n
siendo:

a un número entero o decimal mayor o igual que 1 y menor que 10, que recibe el nombre de mantisa.
n un número entero, que recibe el nombre de exponente u orden de magnitud.
La notación científica utiliza un sistema llamado coma flotante, o de punto flotante en países de habla inglesa y en algunos hispanohablantes.
La notación científica es un método práctico utilizado por los científicos para sintetizar una expresión matemática de base diez que resulta muy extensa, ya sea por lo pequeño que es o por ser un entero muy grande; en términos sencillos es una manera de representar un número muy grandes, usando unos pocos números, valiéndose de las potencias.
TEORIA DE CIRCITOS ELECTRICOS
UNIVERSIDAD DEL SUR


La corriente eléctrica o intensidad eléctrica es el flujo de carga eléctrica por unidad de tiempo que recorre un material. 1 Se debe al movimiento de las cargas (normalmente electrones) en el interior del material. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C/s (culombios sobre segundo), unidad que se denomina amperio. Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético, un fenómeno que puede aprovecharse en el electroimán.
El instrumento usado para medir la intensidad de la corriente eléctrica es el galvanómetro que, calibrado en amperios, se llama amperímetro, colocado en serie con el conductor cuya intensidad se desea medir.
Corriente y Voltaje
El voltaje es la fuerza con que se mueve esa corriente o electrones sobre el conductor, así como lo es la presión en el agua.
J (Joules)
V= _______________ = Voltaje
C (Coulumb)



C(Coulumb)
I= _______________ = Amperio
S(Segundos)



"la intensidad de la corriente eléctrica que circula por un conductor eléctrico es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo".

V
I = _____________
R

En el Sistema internacional de unidades:
I = Intensidad en amperios (A)
V = Diferencia de potencial en voltios (V)
R = Resistencia en ohmios (Ω)





Las leyes de Kirchhoff son dos igualdades que se basan en la conservación de la energía y la carga en los circuitos eléctricos. Fueron descritas por primera vez en 1845 por Gustav Kirchhoff. Son ampliamente usadas en ingeniería eléctrica.
Ambas leyes de circuitos pueden derivarse directamente de las ecuaciones de Maxwell, pero Kirchhoff precedió a Maxwell y gracias a Georg Ohm su trabajo fue generalizado. Estas leyes son muy utilizadas en ingeniería eléctrica e ingeniería eléctronica para hallar corrientes y tensiones en cualquier punto de un circuito eléctrico.
leyes de corriente y voltaje de kirchhoff
Primera ley de Kirchhoff

Describe con precisión la situación del circuito:

La suma de las tensiones en un bucle de corriente cerrado es cero.
Las resistencias son sumideros de potencia, mientras que la batería es una fuente de potencia.
En el caso sencillo de una única fuente de tensión, una sencilla operación algebraica indica que la suma de las caídas de tensión 27 individuales debe ser igual a la tensión aplicada:

E= E1 + E2 + E3
E= 37,9 + 151,5 + 60,6
E= 250 V

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 fuerzas electromotrices.
Un enunciado alternativo es:
en toda malla la suma algebraica de las diferencias de potencial eléctrico debe ser cero.

SUk = 0

e1+i1R1-i2R2+e3-i3R3-e4-i4R4 = 0
En el análisis por nodos se parte de la aplicación de KCL a cada nodo del circuito para encontrar al final todos los voltajes de nodo del circuito. Para que el sistema de ecuaciones sea consistente debe haber una ecuación por cada nodo. Así el número de incógnitas (voltajes de nodo) es igual al número de ecuaciones (una por nodo).
Análisis de Nodos
De acuerdo al tipo de circuito y la forma en que se seleccione el nodo de referencia se pueden tener distintas posibilidades de conexión de las fuentes:

• Fuentes de corriente independientes
• Fuentes de corriente controladas
• Fuentes de voltaje independientes a tierra
• Fuentes de voltaje independientes flotantes
• Fuentes de voltaje controladas a tierra
• Fuentes de voltaje controladas flotantes

Según lo anterior hay varias maneras de resolver un circuito por el método de nodos.
El método que llamaremos general aplica a los casos de circuitos con fuentes de corriente independientes y fuentes de voltaje independientes a tierra. Este método NO aplica a los circuitos que tienen:

1. fuentes flotantes de voltaje (se usa el método de supernodos)
2. fuentes controladas de corriente o voltaje (se deben escribir las ecuaciones de dependencia de la variable controlada y controladora).



con la corriente tenemos


Finalmente, la tensión desconocida se resuelve sustituyendo valores numéricos para cada variable. Después de haber obtenido estas ecuaciones y conocer cada tensión, es fácil calcular cualquier corriente desconocida.
Analisis de Malla

En el análisis de mallas se parte de la aplicación de KVL a un conjunto mínimo de lazos para encontrar al final todas las corrientes de lazo. A partir de las corrientes de lazo es posible encontrar todas las corrientes de rama. El número de lazos que se pueden plantear en un circuito puede ser muy grande, pero lo importante es que el sistema de ecuaciones represente un conjunto mínimo de lazos independientes.
Este conjunto mínimo es cualquiera en el cual todos los elementos (ramas) hayan sido tenidos en cuenta en al menos una malla. Las otras posibles mallas serán entonces redundantes. Aquí también el número de incógnitas (corrientes de lazo) debe ser igual al número de ecuaciones (una por malla del conjunto mínimo).
De acuerdo al tipo de circuito y la forma en que se seleccionen las mallas se pueden tener distintas posibilidades de conexión de las fuentes:

• Fuentes de corriente controladas
• Fuentes de voltaje independientes
• Fuentes de voltaje controladas
• Fuentes de corriente independientes no compartidas por varias mallas
• Fuentes de corriente independientes compartidas por varias mallas


Hallar i3
Paso 1: referenciar cada elemento
Paso 2: definir corrientes de mall
a
Paso 3: obtener ecuaciones con LVK a cada malla del circuito
malla 1
malla 2
Paso 4: resolver el sistema de ecuaciones
COMPONENTES BÁSICOS DE UN CIRCUITO ELECTRÓNICO

Resistencia
La resistencia de un conductor depende de la longitud del mismo (l), de su sección (s) y del material con el que está fabricado, mediante la siguiente expresión:

PL
R= ____ Donde: R = resistencia. r = resistividad. L = longitud. s = Sección.
S

La resistencia eléctrica es una propiedad que tienen los materiales de oponerse al paso de la corriente. Los conductores tienen baja resistencia eléctrica, mientras que en los aisladores este valor es alto. La resistencia eléctrica se mide en Ohm (Ω).

El elemento circuital llamado resistencia se utiliza para ofrecer un determinado valor de resistencia dentro de un circuito.


Potenciometros

Un potenciómetro es una Resistencia Variable. Así de sencillo. El problema es la técnica para que esa resistencia pueda variar y como lo hace.
Los potenciómetros limitan el paso de la corriente eléctrica (Intensidad) provocando una caída de tensión en ellos al igual que en una resistencia, pero en este caso el valor de la corriente y la tensión en el potenciómetro las podemos variar solo con cambiar el valor de su resistencia. En una resistencia fija estos valores serían siempre los mismos. Si esto no lo tienes claro es mejor que estudies las magnitudes eléctricas.

El valor de un potenciómetro viene expresado en ohmios (símbolo Ω) como las resistencias, y el valor del potenciómetro siempre es la resistencia máxima que puede llegar a tener. La mínimo lógicamente es cero. Por ejemplo un potenciómetro de 10KΩ puede tener una resistencia con valores entre 0Ω y 10.000Ω.
Detector de Temperatura Resistivo (RTD)

La termorresistencia trabaja según el principio de que en la medida que varía la temperatura, su resistencia se modifica, y la magnitud de esta modificación puede relacionarse con la variación de temperatura.
Las termorresistencias de uso más común se fabrican de alambres finos soportados por un material aislante y luego encapsulados.

El elemento encapsulado se inserta luego dentro de una vaina o tubo metálico cerrado en un extremo que se llena con un polvo aislante y se sella con cemento para impedir que absorba humedad.
La relación fundamental para el funcionamiento es:

Rt = Ro * (1 + α* t)
Ro: resistencia en ohmios a 0 grados Celsius
Rt: resistencia en ohmios a t grados Celsius
Alpha: coeficiente de temperatura de la resistencia.

Los materiales utilizados para los arrollamientos de termorresistencias son fundamentalmente latino, níquel, níquel-hierro, cobre y tungsteno.

El platino encuentra aplicación dentro de un amplio rango de temperaturas y es el material más estable y exacto.
En efecto, la relación resistencia-temperatura correspondiente al alambre de platino es tan reproducible que la termorresistencia de platino se utiliza como estándar internacional de temperatura desde -260ºC hasta 630ºC.


RANGO DE OPERACIÓN PRECISIÓN
(ºC) (grados)
Platino -200 a 950 0.01
Níquel -150 a 300 0.50
Cobre -200 a 120 0.10

En general el sensor viene introducido dentro de un tubo protector metálico de acero inoxidable o construido de aceros especiales o aleaciones, como el Inconel, Incoloy y Hastelloy.

Su construcción puede hacerse con 2, 3 o 4 cables, según la necesidad del proceso.
La interconexión entre termorresistencias e instrumentos se realiza con cable común de cobre.
En cambio, en el caso de las termocuplas deben emplearse cables especiales de compensación, de costo superior.

Termistores

Los termistores, o resistores térmicos, son dispositivos semiconductores que se comportan como resistencias con un coeficiente de temperatura de resistencia alto y, generalmente negativo. En algunos casos, la resistencia de un termistor a temperatura ambiente puede disminuir hasta un 6% por cada 1ºC que se eleve la temperatura. Dada esta alta sensibilidad al cambio de temperatura hacen al termistor muy conveniente para mediciones, control y compensar con precisión la temperatura. El uso de termistores está muy difundido en tales aplicaciones, en especial en el rango más bajo de temperatura de -100ºC a 300ºC.
La ley de Ohm
Se llama capacitor a un dispositivo que almacena carga eléctrica. El capacitor 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.
En su forma más sencilla, un capacitor está formado por dos placas metálicas o armaduras paralelas, de la misma superficie y encaradas, separadas por una lámina no conductora o dieléctrico. Al conectar una de las placas a un generador, ésta se carga e induce una carga de signo opuesto en la otra placa. Por su parte, teniendo una de las placas cargada negativamente (Q-) y la otra positivamente (Q+) sus cargas son iguales y la carga neta del sistema es 0, sin embargo, se dice que el capacitor se encuentra cargado con una carga Q.

CAPACITORES FIJOS

Estos capacitores tienen una capacidad fija determinada por el fabricante y su valor no se puede modificar. Sus características dependen principalmente del tipo de dieléctrico utilizado, de tal forma que los nombres de los diversos tipos se corresponden con los nombres del dieléctrico usado.
De esta forma podemos distinguir los siguientes tipos:

• Cerámicos.
• Plástico.
• Mica.
• Electrolíticos.
• De doble capa eléctrica.




Capacitores
Capacitores cerámicos

El dieléctrico utilizado por estos capacitores es la cerámica, siendo el material más utilizado el dióxido de titanio. Este material confiere al condensador grandes inestabilidades por lo que en base al material se pueden diferenciar dos grupos:
Grupo I:
caracterizados por una alta estabilidad, con un coeficiente de temperatura bien definido y casi constante.
Grupo II:
su coeficiente de temperatura no está prácticamente definido y además de presentar características no lineales, su capacidad varía considerablemente con la temperatura, la tensión y el tiempo de funcionamiento. Se caracterizan por su elevada permitividad.

Capacitores de plástico

Estos capacitores se caracterizan por las altas resistencias de aislamiento y elevadas tempeeraturas de funcionamiento.
Según el proceso de fabricación podemos diferenciar entre los de tipo k y tipo MK, que se distinguen por el material de sus armaduras (metal en el primer caso y metal vaporizado en el segundo).
Según el dieléctrico usado se pueden distinguir estos tipos comerciales:

KS:
styroflex, constituidos por láminas de metal y poliestireno como dieléctrico.
KP:
formados por láminas de metal y dieléctrico de polipropileno.
MKP:
dieléctrico de polipropileno y armaduras de metal vaporizado.
MKY:
dieléctrco de polipropileno de gran calidad y láminas de metal vaporizado.
MKT:
láminas de metal vaporizado y dieléctrico de teraftalato de polietileno (poliéster).
MKC:
makrofol, metal vaporizado para las armaduras y policarbonato para el dieléctrico.




Capacitores de mica

El dieléctrico utilizado en este tipo de capacitores es la mica o silicato de aluminio y potasio y se caracterizan por bajas pérdidas, ancho rango de frecuencias y alta estabilidad con la temperatura y el tiempo.

Capacitores electrolíticos

En estos capacitores una de las armaduras es de metal mientras que la otra está constituida por un conductor iónico o electrolito. Presentan unos altos valores capacitivos en relación al tamaño y en la mayoría de los casos aparecen polarizados.
Podemos distinguir dos tipos:
• Electrolíticos de aluminio: la armadura metálica es de aluminio y el electrolito de tetraborato armónico.
• Electrolíticos de tántalo: el dieléctrico está constituido por óxido de tántalo y nos encontramos con mayores valores capacitivos que los anteriores para un mismo tamaño.

Capacitores de doble capa eléctrica

Estos capacitores también se conocen como supercapacitores o CAEV debido a la gran capacidad que tienen por unidad de volumen. Se diferencian de los capacitores convencionales en que no usan dieléctrico por lo que son muy delgados. Las características eléctricas más significativas desde el punto de su aplicación como fuente acumulada de energía son: altos valores capacitivos para reducidos tamaños, corriente de fugas muy baja, alta resistencia serie, y pequeños valores de tensión.



Un inductor o bobina es un componente pasivo de un circuito eléctrico que, debido al fenómeno de la autoinducción, almacena energía en forma de campo eléctrico.
está constituido normalmente por una bobina de conductor, típicamente alambre o hilo de cobre esmaltado. Existen inductores con núcleo de aire o con núcleo hecho de material ferroso (por ejemplo, acero magnético), para incrementar su capacidad de magnetismo.

PARTES DEL INDUCTOR

Cabeza polar:
Es la parte del circuito magnético situada entre la culata y el entrehierro, incluyendo el núcleo y la expansión polar.
Núcleo:
Es la parte del circuito magnético rodeada por el devanado inductor.
Devanado inductor:
Es el conjunto de espiras destinado a producir el flujo magnético, al ser recorrido por la corriente eléctrica.
Expansión polar:
Es la parte de la pieza polar próxima al inducido y que bordea al entrehierro.
Polo auxiliar o de conmutación:
Es un polo magnético suplementario, provisto o no, de devanados y destinado a mejorar la conmutación. Suelen emplearse en las máquinas de mediana y gran potencia.
Culata:
Es una pieza de sustancia ferromagnética, no rodeada por devanados, y destinada a unir los polos de la máquina.

Inductores
Relevadores
Es un dispositivo electromagnético que permite que la corriente llegue en su totalidad a uno o más dispositivos utilizando cables más cortos para evitar caídas de tensión y separe las secciones de control y de potencia. Por norma internacional se considera el siguiente orden de conexión: en las terminales 85 y 86 es dirigida una corriente de mando a través de la bobina, actuando como imán y generando un campo magnético el cual atrae la armadura portadora del contacto (platino), cerrando o abriendo el circuito de servicio a través de las terminales 30 y 87.

Existen diferentes tipos de relevadores tales como:

• Conmutación (se conectan dos accesorios a la vez)
• Potencia
• De corriente de trabajo

Descripción del relevador.
Está formado por una bobina de control y un contacto de platino, que al energizarse la bobina actúa como un imán abriendo o cerrando el contacto de platino.
SEMICONDUCTOR Y TRANSISTOR
Diodo
Es un semiconductor formado por la asociación de dos semiconductores extrínsecos, uno tipo P, y otro tipo N.
A la zona P la vamos a denominar ánodo y a la zona N cátodo, de forma que el paso de corriente del ánodo al cátodo va a ser fácil, mientras que del cátodo al ánodo será difícil.
El símbolo del diodo es el siguiente
:
Tipos de diodos:

• Diodo de unión:
es el diodo que has estudiado anteriormente, consiste en la unión de dos materiales extrínsecos, uno de tipo P y otro de tipo N, que dependiendo de cómo estén conectados, permitirá o impedirá el paso de corriente.
• Fotodiodo:
es un diodo sensible a la acción de la luz.
• Diodo emisor de luz (LED):
es un diodo que emite luz cuando circula una corriente a través de él.
• Diodo Varactor (Varicap):
Este diodo, también llamado diodo de capacidad variable, es, en esencia, un diodo semiconductor cuya característica principal es la de obtener una capacidad que depende de la tensión inversa a él aplicada.
Diodo Túnel:
Este diodo presenta una cualidad curiosa que se pone de manifiesto rápidamente al observar su curva característica, la cual se ve en el gráfico. En lo que respecta a la corriente en sentido de bloqueo se comporta como un diodo corriente, pero en el sentido de paso ofrece unas variantes según la tensión que se le somete. La intensidad de la corriente crece con rapidez al principio con muy poco valor de tensión hasta llegar a la cresta (C) desde donde, al recibir mayor tensión, se produce una pérdida de intensidad hasta D que vuelve a elevarse cuado se sobrepasa toda esta zona del valor de la tensión.

Es un cuerpo que solo admite el paso de la corriente eléctrica (electrones) en un sentido y no en el sentido contrario. Su conductividad eléctrica puede controlarse para su uso en dispositivos electrónicos. Son muy frágiles.
Es una sustancia que se comporta como conductor o como aislante dependiendo del campo eléctrico en el que se encuentre, capaz de conducir la electricidad mejor que un aislante, pero peor que un metal.

Semicondictor Intrínseco:
Es un cristal de silicio o germanio que forma una estructura tetraédrica similar a la del carbono mediante enlaces covalentes entre sus átomos, en la figura representados en el plano por simplicidad. Cuando el cristal se encuentra a temperatura ambiente algunos electrones pueden absorber la energía necesaria para saltar a la banda de conducción dejando el correspondiente hueco en la banda de valencia (1). Las energías requeridas, a temperatura ambiente, son de 1,12 eV y 0,67 eV para el silicio y el germanio respectivamente.

Semiconductor Extrínsecos:
Si a un semiconductor intrínseco, se le añade un pequeño porcentaje de impurezas, el semiconductor se denomina intrínseco y se dice que esta dopado.



Materiales semiconductores
Semiconductor tipo N:
Se obtiene llevando a cabo un proceso dopado añadiendo un cierto tipo de átomos al semiconductor para poder aumentar el número de portadores de carga libres.

Semiconductor tipo P:
Se obtiene llevando a cabo un proceso de dopado. Este agente dopante es también conocido como material aceptor y los átomos del semiconductor que han perdido un electrón son conocidos como huecos. El propósito del dopaje tipo P es el de crear abundancia de huecos.

Es un diodo especial, su principal característica es que trabaja en su zona inversa, esto quiere decir que, si aplicamos una corriente de cátodo a ánodo, la respuesta del diodo no va a ser impedir el paso de corriente, sino fijar el valor de una tensión, que denominaremos tensión Zener.


Diodos Zener
Es un diodo que tiene un voltaje de avalancha relativamente bajo, menor de 100v. Aunque puede funcionar como rectificador la mayoría de aplicaciones se basan en hacerlo funcionar en la zona de avalancha, allí el diodo conduce y mantiene un voltaje entre sus terminales que es el voltaje Zener (VZ) o de avalancha.

Es un componente electrónico formado por materiales semiconductores, de uso muy habitual pues lo encontramos presente en cualquiera de los aparatos de uso cotidiano como las radios, alarmas, automóviles, ordenadores, etc.

Con el transistor vino la miniaturización de los componentes y se llegó al descubrimiento de los circuitos integrados, en los que se colocan, en pocos milímetros cuadrados, miles de transistores. Estos circuitos constituyen el origen de los microprocesadores y, por lo tanto, de los ordenadores actuales.

Por otra parte, la sustitución en los montajes electrónicos de las clásicas y antiguas válvulas de vacío por los transistores, reduce al máximo las pérdidas de calor de los equipos.

Un transistor es un componente que tiene, básicamente, dos funciones:

 Deja pasar o corta señales eléctricas a partir de una PEQUEÑA señal de mando.
 Funciona como un elemento AMPLIFICADOR de señales.

Pero el Transistor también puede cumplir funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador.

Transistor
Los transistores están formados por la unión de tres cristales semiconductores, dos del tipo P uno del tipo N (transistores PNP), o bien dos del tipo N y uno del P (transistores NPN).

Hay dos tipos básicos de transistor:
a) Transistor bipolar o BJT (Bipolar Junction Transistor)
b) Transistor de efecto de campo, FET (Field Effect Transistor) o unipolar

A) Transistor bipolar
Consta de tres cristales semiconductores (usualmente de silicio) unidos entre sí. Según como se coloquen los cristales hay dos tipos básicos de transistores bipolares.


Transistor NPN:
en este caso un cristal P está situado entre dos cristales N. Son los más comunes.

Transistor PNP:
en este caso un cristal N está situado entre dos cristales P.La capa de en medio es mucho más estrecha que las otras dos.

Es un semiconductor, de la familia de los transistores . La diferencia con el tiristor convencional es que éste es unidireccional, es decir, funciona con corriente alterna en el sentido de polarización con medio semiciclo, y el Triac es bidireccional, funciona en los semiciclos positivos y negativos.
Entonces un tiristor o SCR, dará solo la mitad de voltaje a la carga, mientras que el Triac será todo el voltaje. De forma coloquial podría decirse que el Triac es un switch que conmutar la corriente alterna a la carga. Su estructura interna se asemeja en cierto modo a la disposición que formarían dos SCR en antiparalelo.


Triac
SÍMBOLO esquemático y terminales del Triac
La estructura contiene seis capas aunque funciona siempre como un tiristor de cuatro capas. En sentido MT2-MT1 conduce a través de P1N1P2N2 y en sentido MT1-MT2 a través de P2N1P1N4. La capa N3 facilita el disparo con intensidad de puerta negativa. La complicación de su estructura lo hace mas delicado que un tiristor en cuanto a di/dt y dv/dt y capacidad para soportar sobre intensidades. Se fabrican para intensidades de algunos amperios hasta unos 200 A eficaces y desde 400 a 1000 V de tensión de pico repetitivo. Los Triac son fabricados para funcionar a frecuencias bajas, los fabricados para trabajar a frecuencias medias son denominados alternistores En la FIG. se muestra el símbolo esquemático e identificación de las terminales de un Triac, la nomenclatura Ánodo 2 (A2) y Ánodo 1 (A1) pueden ser reemplazados por Terminal Principal 2 (MT2) y Terminal Principal 1 (MT1) respectivamente.
SCR (Silicon Controlled Rectifier o Rectificador Controlado de Silicio), es un dispositivo semiconductor biestable formado por tres uniones pn con la disposición pnpn (Figura 2). Está formado por tres terminales, llamados Ánodo, Cátodo y Puerta. La conducción entre ánodo y cátodo es controlada por el terminal de puerta. Es un elemento unidireccional (sentido de la corriente es único), conmutador casi ideal, rectificador y amplificador a la vez.
SCR
Características generales.

 Interruptor casi ideal.
 Soporta tensiones altas.
Amplificador eficaz.
 Es capaz de controlar grandes potencias.
 Fácil controlabilidad.
 Relativa rapidez.
 Características en función de situaciones pasadas (memoria).


Características estáticas.

Las características estáticas corresponden a la región ánodo - cátodo y son los valores máximos que colocan al elemento en límite de sus posibilidades:

- Tensión inversa de pico de trabajo .............................................: VRWM
- Tensión directa de pico repetitiva ...............................................: VDRM
- Tensión directa ...........................................................................: VT
- Corriente directa media ...............................................................: ITAV
- Corriente directa eficaz ................................................................: ITRMS
- Corriente directa de fugas ............................................................: IDRM
- Corriente inversa de fugas ............................................................: IRRM
- Corriente de mantenimiento ..........................................................: IH


Las características térmicas a tener en cuenta al trabajar con tiristores son:

Temperatura de la unión ................................................................: Tj
Temperatura de almacenamiento ...................................................: Tstg
Resistencia térmica contenedor-disipador ......................................: Rc-d
Resistencia térmica unión-contenedor ............................................: Rj-c
Resistencia térmica unión-ambiente.................................................: Rj-a
Impedancia térmica unión-contenedor.............................................: Zj-c

Características de control.

Corresponden a la región puerta-cátodo y determinan las propiedades del circuito de mando que responde mejor a las condiciones de disparo. Los fabricantes definen las siguientes características:

Tensión directa máx. ....................................................................: VGFM
Tensión inversa máx. ...................................................................: VGRM
Corriente máxima..........................................................................: IGM
Potencia máxima ..........................................................................: PGM
Potencia media .............................................................................: PGAV
Tensión puerta-cátodo para el encendido......................................: VGT
Tensión residual máxima que no enciende ningún elemento.............: VGNT
Corriente de puerta para el encendido ...........................................: IGT
Corriente residual máxima que no enciende ningún elemento............: IGNT

El DIAC (Diode Alternative Current) es un dispositivo bidireccional simétrico (sin polaridad) con dos electrodos principales: MT1 y MT2, y ninguno de control. Es un componente electrónico que está preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales, por ello se le denomina bidireccional, siempre que se llegue a su tensión de cebado o de disparo.
DIAC
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.
Diodo de tres capas
Diodo de cuatro capas
Los MOSFET, o simplemente MOS (Metal-Oxide Semiconductor, Field Effect Transistor) son muy parecidos a los JFET. La diferencia entre estos estriba en que, en los MOS, la puerta está aislada del canal, consiguiéndose de esta forma que la corriente de dicho terminal sea muy pequeña, prácticamente despreciable. Debido a este hecho, la resistencia de entrada de este tipo de transistores es elevadísima, del orden de 10.000 MW , lo que les convierte en componentes ideales para amplificar señales muy débiles.

Existen dos tipos de MOSFET
en función de su estructura interna: los de empobrecimiento y los de enriquecimiento. Los primeros tienen un gran campo de aplicación como amplificadores de señales débiles en altas frecuencias o radio-frecuencia (RF), debido a su baja capacidad de entrada. Los segundos tienen una mayor aplicación en circuitos digitales y sobre todo en la construcción de circuitos integrados, debido a su pequeño consumo y al reducido espacio que ocupan.

MOSFET
MOSFET de empobrecimiento
Para que un transistor de efecto de campo funcione, no es necesario suministrar corriente al terminal de puerta o graduador. Teniendo en cuenta esto, se puede aislar totalmente la estructura de la puerta de la del canal. Con esta disposición se consigue eliminar prácticamente la corriente de fuga que aparecía en dicho terminal en los transistores JFET. En la siguiente figura se puede apreciar la estructura de un MOSFET de canal N.

Tipo de enriquecimiento
Este tipo de MOSFET está diseñado de tal manera que sólo adminte la forma de trabajo en modo de enriquecimiento. La aplicación fundamental de este transistor se realiza en circuitos digitales, microprocesadores, etc.

Estructura del MOSFET en donde se muestran las terminales de compuerta (G), sustrato (B), surtidor (S) y drenador (D). La compuerta está separada del cuerpo por medio de una capa de aislante (blanco)
El transistor de efecto campo (Field-Effect Transistor o FET, en inglés) es en realidad una familia de transistores que se basan en el campo eléctrico para controlar la conductividad de un "canal" en un material semiconductor. Los FET pueden plantearse como resistencias controladas por diferencia de potencial.
La mayoría de los FET están hechos usando las técnicas de procesado de semiconductores habituales, empleando la oblea monocristalina semiconductora como la región activa o canal. La región activa de los TFT (thin-film transistor, o transistores de película fina) es una película que se deposita sobre un sustrato (usualmente vidrio, puesto que la principal aplicación de los TFT es como pantallas de cristal líquido o LCD).
FET
Los transistores de efecto de campo o FET más conocidos son los JFET (Junction Field Effect Transistor), MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor FET) y MISFET (Metal-Insulator-Semiconductor FET).
Tienen tres terminales, denominadas puerta (gate), drenador (drain) y fuente (source). La puerta es la terminal equivalente a la base del BJT (Bipolar Junction Transistor). El transistor de efecto de campo se comporta como un interruptor controlado por tensión, donde el voltaje aplicado a la puerta permite hacer que fluya o no corriente entre drenador y fuente.
G=Puerta(Gate), D=Drenador(Drain) y S=Fuente(Source).
OPTOELECTRONICA
Son conocidos como optoaisladores o dispositivos de acoplamiento óptico, basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiación luminosa para pasar señales de un circuito a otro sin conexión eléctrica. Estos son muy útiles cuando se utilizan por ejemplo, Microcontroladores PICs y¬/o PICAXE si queremos proteger nuestro microcontrolador este dispositivo es una buena opción. En general pueden sustituir los relés ya que tienen una velocidad de conmutación mayor, así como, la ausencia de rebotes.
Optoacoplador
La gran ventaja de un optoacoplador reside en el aislamiento eléctrico que puede establecerse entre los circuitos de entrada y salida. Fundamentalmente este dispositivo está formado por una fuente emisora de luz, y un fotosensor de silicio, que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso, todos estos elementos se encuentran dentro de un encapsulado que por lo general es del tipo DIP.
¿Qué tipo de Optoacopladores hay?

Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre sí depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente. Según esto tenemos los siguientes tipos:
Fototransistor: se compone de un optoacoplador con una etapa de salida formada por un transistor BJT. Los más comunes son el 4N25 y 4N35.

Fototriac:
se compone de un optoacoplador con una etapa de salida formada por un triac.

Fototriac de paso por cero:
Optoacoplador en cuya etapa de salida se encuentra un triac de cruce por cero. El circuito interno de cruce por cero conmuta al triac sólo en los cruce por cero de la corriente alterna. Por ejemplo el MOC3041

Optotiristor:
Diseñado para aplicaciones donde sea preciso un aislamiento entre una señal lógica y la red.


Fotorresistencia. Es un componente electrónico cuya resistencia disminuye con el aumento de intensidad de luz incidente. Puede también ser llamado concha de day coronel fotorresistor, fotoconductor, célula fotoeléctrica o resistor dependiente de la luz, cuyas siglas, LDR, se originan de su nombre en inglés light-dependent resistor. Su cuerpo está formado por una célula o celda y dos patillas.
Fotorresistencias o LDR

Donde:
R:
resistencia de la fotorresistencia.
A,α:
constantes que dependen del semiconductor utilizado.
E:
densidad superficial de la energía recibida.

fotorresistencias se caracterizan por la ecuación:
LDR lineales:
son mejor conocidas como fotodiodos pero bajo ciertas aplicaciones es posible tratarlas como fotorresistencias debido al comportamiento lineal que presentan. Para considerar un fotodiodo como una fotorresistencia lineal simplemente se polariza en inverso.
LDR no lineales:
son aquellas hechas comúnmente cuyo comportamiento no depende de la polaridad aplicada sobre ella.
simbolo
se parece mucho a un diodo semiconductor común, pero tiene una característica que lo hace muy especial: es un dispositivo que conduce una cantidad de corriente eléctrica proporcional a la cantidad de luz que lo incide (lo ilumina).
Fotodiodo
Sentido de la corriente generada
Luz incidente
Símbolo de diodo
Esta corriente eléctrica fluye en sentido opuesto a la flecha del diodo y se llama corriente de fuga.

El fotodiodo se puede utilizar como dispositivo detector de luz, pues convierte la luz en electricidad y esta variación de electricidad es la que se utiliza para informar que hubo un cambio en el nivel de iluminación sobre el fotodiodo.

no son muy diferentes de un transistor normal, es decir, están compuestos por el mismo material semiconductor, tienen dos junturas y las mismas tres conexiones externas: colector, base y emisor. Por supuesto, siendo un elemento sensible a la luz, la primera diferencia evidente es en su cápsula, que posee una ventana o es totalmente transparente, para dejar que la luz ingrese hasta las junturas de la pastilla semiconductora y produzca el efecto fotoeléctrico.


FOTOTRANSISTORES
Solo que puede trabajar de 2 maneras diferentes:
- Como un transistor normal con la corriente de base (IB) (modo común)
- Como fototransistor, cuando la luz que incide en este elemento hace las veces de corriente de base. (IP) (modo de iluminación).
Símbolo fototransistor
Se pueden utilizar las dos en forma simultánea, aunque el fototransistor se utiliza principalmente con la patita de la base sin conectar. (IB = 0)
La corriente de base total es igual a corriente de base (modo común) + corriente de base (por iluminación): IBT = IB + IP
Si se desea aumentar la sensibilidad del transistor, debido a la baja iluminación, se puede incrementar la corriente de base (IB), con ayuda de polarización externa

Los LEDs son básicamente pequeños diodos que producen luz cuando una corriente eléctrica pasa través del material semiconductor del que están hechos, a diferencia de una bombilla eléctrica convencional, estos no tienen una resistencia que pueda romperse o quemarse, lo cual los hace muy durables y confiables.

Un diodo es el dispositivo semiconductor más simple que hay, básicamente un material semiconductor está hecho de un material de conducción pobre al que le han agregado “impurezas”, este proceso se conoce como “dopaje”, estas impurezas no son más que átomos de otro elemento el cual modifica las propiedades de conducción del material.

Diodo emisor de Luz
Símbolo
TIPOS DE TECNOLOGIA DE FABRICACION

FLUORESCENTES AL VACIO.
Constan de tubos de vacío con ánodos recubiertos de fósforo. Cuando circula corriente por los filamentos, estos liberan electrones que bombardean los ánodos ocasionando que emitan luz.
PLASMA CC.
Se basa en la ionización del gas neón contenido en un recipiente cerrado. Cuando se aplica un voltaje elevado de c.c. entre las terminales A y K el gas empieza a ionizarse, emitiendo una intensa luz de color naranja.
CRISTAL LIQUIDO (LCD).
Utilizan compuestos de fluidos orgánicos cuyas propiedades de transmisión de luz se pueden alterar al aplicar un voltaje de c.c. o c.a. y la forma de segmento ó punto aparece a la vista en contraste con los alrededores. No emiten luz por si mismos y no se ven en la oscuridad.
INCANDECENTES.
Están construidos a partir de filamentos individuales de tungsteno sellados en recipiente de vidrio. Al pasar corriente por un filamento ocasiona el calentamiento e iluminación con luz blanca.
DISPLAY
La tecnología del
Display con LED
es relativamente nueva comparada con algunas técnicas listadas arriba. Basado en el uso, tamaño, y en los requerimientos de manejo, estos Displays se pueden dividir en cuatro categorías:

1. Displays con C. I. Integrado.
2. Displays de siete segmentos.
3. Displays monolíticos (con burbujas magnificadoras).
4. Displays de matriz de puntos.


CIRCUITOS INTEGRADOS
El temporizador 555 es un dispositivo versátil y muy utilizado, por que puede ser configurado de dos modos distintos, bien como multivibrador monoestable o como multivibrador a estable (oscilador). Un multivibrador aestable no tiene estados estables y varía, por consiguiente, una y otra vez (oscila) entre dos estados inestables, sin ayuda de ningún disparador externo.
TEMPORIZADOR 555

Funcionamiento básico.

En la figura 1 se muestra un diagrama funcional con los componentes internos de un temporizador 555. Los componentes son dispositivos cuyas salidas están a nivel alto cuando la tensión en la entrada positiva (+) es mayor que la tensión en la entrada negativa (-), y están a nivel bajo cuando la tensión de entrada – es mayor que la tensión de entrada +.
El divisor de tensión, formado por tres resistencias de 5 KΩ, proporciona un nivel de disparo de 1/3 VCC y un nivel umbral de 2/3 VCC. La entrada de la tensión de control (pin 5) se puede emplear para ajustar externamente los niveles de disparo y umbral a otros valores en caso necesario. Cuando la entrada de disparo, normalmente a nivel alto, desciende momentáneamente por debajo de 1/3 VCC, la salida del comparador B conmuta de nivel bajo a nivel alto y pone en estado SET al latch S-R, haciendo que la salida (pin 3) pase a nivel alto y bloqueando al transistor de descarga Q1.

La salida permanecerá a nivel alto hasta que la tensión umbral, normalmente a nivel bajo sobrepase 2/3 de VCC y haga que la salida del comparador A conmute de nivel bajo a nivel alto. Esto hace que el latch pase al estado RESET, con lo que la salida se pone de nuevo a nivel bajo, de manera que el transistor de descarga se activa. La entrada de puesta a cero (RESET) externa se puede utilizar para poner el latch a cero, independientemente del circuito umbral. Las entradas de disparo y umbral (pines 2 y 6) se controlan mediante componentes externos, para establecer el modo de funcionamiento como monoestable o aestable.
Son dispositivos electrónicos que amplifican señales con una gran ganancia, típicamente del orden de 10^5 ó 10^6 veces.
La figura muestra la representación de un operacional, con la entrada inversora (-) y no inversora (+) y en el otro lado se representa la salida. El dispositivo amplificará la diferencia entre ambas entradas.

Amplificador Operacional
Las primeras veces que se utilizaron los amplificadores operacionales fue en los computadores analógicos, hacia mediados del s. XX e implementados con tubos de vacío. Realizaban sumas, diferencias, multiplicación, diferenciación e integración, y todo ello de forma analógica. De aquí se deriva su nombre “amplificador operacional”.
Las características principales de un operacional son:

1.
La impedancia de entrada es muy alta, del orden de megohms.
2.
La impedancia de salida Zout es muy baja, del orden de 1 ohm
3.
Las entradas apenas drenan corriente, por lo que no suponen una carga.
4.
La ganancia es muy alta, del orden de 10^5 y mayor.
5.
En lazo cerrado, las entradas inversora y no inversora son prácticamente iguales.

El Opamp es un amplificador multietapa con una entrada diferencial, cuyas características se aproximan a las de un amplificador ideal.

Características ideales de un Opamp

– Resistencia de entrada infinita
– Resistencia de salida nula
– Ganancia de tensión infinita
– Respuesta de frecuencia infinita
– Insensibilidad a la temperatura


OPAM’S
Sus aplicaciones están presentes.

– Sistemas electrónicos de control industrial
– Amplificación de señales
– Instrumentación nuclear
– Instrumentación medica (bioelectrónica)
– Ordenadores analógicos
– Telecomunicaciones
– Audio, etc.

Los terminales son:
V+: entrada no inversora
V-: entrada inversora
VOUT: salida
VS+: alimentación positiva
VS-: alimentación negativa
UNIVERSIDAD DEL SUR
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