Download Unidad 1 y 2

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.- Semiconductores
SEMICONDUCTORES: Materiales que poseen un nivel de conductividad sobre algún punto
entre los extremos de un aislante y un conductor.
COBRE:  = 10-6-cm
MICA:
 = 1012-cm
SILICIO
 = 50 x 103-cm
GERMANIO:
 = 50 -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 de conducción
Banda prohibida
Eg > 5 eV
Banda prohibida
Eg = 1.1, 0.67, 1.41 eV
Banda de conducción
Banda de valencia
Banda de valencia
Banda de valencia
Aislante
Semiconductor
Conductor
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Material Intrinseco
Materiales extrinsecos
Antimonio
Arsénico
Fósoforo
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
5
Si
Si
4
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
TIPO n
Boro
Galio
Indio
TIPO p
2.1 UNION p-n
TIPO p
TIPO n
Iones
donadores
Iones
ac eptores
Portadores
m ayoritarios
Portadores
m ayoritarios
Portadores
m inoritarios
Portadores
m inoritarios
Tipo p
Tipo n
Región de
agotamiento
p
n
Sin polarización
p
n
Polarización inversa
p
n
Polarización directa
ID
VT
Is
VD
DIODO
Es un elementos de dos terminales formado por una unión p-n
+
Ánodo
Cátodo
ID=IS(ekVD/Tk-1)
IS Corriente de saturación inversa
K 11600/
(=1 para Ge, y =2 para Si)
Tk TC + 273
Ejemplos
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 Diodo
Resistencia en cd ó estática:
RD=VD/ID
Ejemplo
Resistencia en ac ó dinámica:
rD=VD / ID=(dID /dVD)-1=26mA /ID
Resistencia en ac promedio:
Ejemplo
rav= VD / ID|punto a punto
C (pf)
15
10
Capacitancia de transición y difusión:
CT
-25
CD
5
-15
-5
0
0.5
0.25
V
Tiempo de recuperación inverso
Ts
Tt
t
Modelado de diodos
ID
Modelo Ideal:
VD
Modelo Simplificado:
ID
VT
VT
VD
Modelo de segmentos líneales:
VT
ID
rav
rav
VT
Ejemplos
VD
1
1k
E
E = RID+VD
2
1N4001
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.
1
R1
2
BT1
D1
R2
330
Si
10V
Si
-Determine el estado del diodo
ID1, ID2, IR, V0.
Ge
-Determine los parámetros restantes de la red.
Si
Ge
5.6k
12V
E
2
1
2
1
2.2K
Si
12V
R3
VR.
VR, IR
3.3K
Si
Si
5.6k
12V
E
Si
20V
R3
VD1 , VD2, ID, VR.
5.6K
Si
Determine VD,, VR, ID.
Ambos casos
IR1, IR2,
4.7K
2.2K
10V
+
V0
E=8V, 0.5
5V
R3=2.2k, 1.2k
VD, ID, V0.
Si
-
2
2
Con fuentes de cd.
-Sustituya el equivalente adecuado
+
1
1
2.4 Análisis de circuitos con diodos
V0
-
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:
20V
0V
D2
1
2
V1
1k
-20V
V1(V2)
20V
0V
SEL>>
-20V
0s
1ms
2ms
3ms
4ms
5ms
6ms
7ms
8ms
9ms
10ms
7ms
8ms
9ms
10ms
V(D1:2)
Time
20V
0V
2
1
-20V
120
1k
0
V1(V2)
20V
0V
SEL>>
-20V
0s
1ms
2ms
3ms
4ms
5ms
V(R1:1)
Time
6ms
1
2
DE ONDA COMPLETA:
10V
22
1k
11
20V
0V
1
2
-10V
-20V
0s
0.5ms
1.0ms
1.5ms
V(V2:+)
Time
CON TRANSFORMADORES:
Si
1
T1
5
6
4
8
R
Si
2.0ms
2.5ms
3.0ms
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:
20V
D2
0V
5V
1k
-20V
V(V10:+)
20V
0V
SEL>>
-20V
0s
0.5ms
1.0ms
1.5ms
2.0ms
2.5ms
3.0ms
V(R1:2)
Time
20V
10V
1k
0V
4V
-10V
-20V
0s
V(D1:2)
0.5ms
V(V1:+)
1.0ms
1.5ms
Time
2.0ms
2.5ms
3.0ms
Sujetadores o cambiadores de nivel:
C1
C1
V1
5V
Detectores de señal:
+
2
Vin
-
+
2
C1
1
1
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.
1k
Vi
+
Vz
- Pzm
1k
1.- Determinar el estado del diodo zener mediante la
eliminación de la red y calculando el voltaje através del
circuito abierto resultante.
0
V = VL=RLVi/R + RL
VL=Vz
Iz= IR + IL
Pz= Vz IL
2.- Sustituir el circuito equivalente adecuado y resolverlo para las incongnitas deseadas.
Vz
Vz
Vz
Reguladores de voltaje:
R
Vi
+
Vz
- Pzm
RL
R=1k
VZ=10V
Vi=16V.
PZM= 30mW
RL=1.2k
=3k
Compuertas lógicas:
In1
D1
V o.
In2
In1
In2
0
0
0
1
1
0
1
1
In1
In2
0
0
0
1
1
0
1
1
V0
D2
1k
0
In1
D1
In2
D2
V o.
1k
5V
0
V0