Manual 2021 01 Fundamentos de Electricidad (4452)

 

 

Fundamentos de Electricidad

 

FUNDAMENTOS DE ELECTRICIDAD

2

Curso

Fundamentos de electricidad (4452)

Formato

Manual de curso

Autor Institucional

Cibertec

Páginas

146 p.

Elaborador

Lozada Zapata, Edgar Acursio

Revisor de Contenidos

Ojeda Badajoz, Guillermo Ricardo

ESCUELA DE INGENIERÍA

IES CIBERTEC S.A.C.

 

FUNDAMENTOS DE ELECTRICIDAD

3

Índice Presentación

7

Red de contenidos

9

UNIDAD DE APRENDIZAJE 1: CONCEPTOS C ONCEPTOS FUNDAMENTALES DE ELECTRICIDAD ELECTRICIDAD   1.1 Tema 1

11

: Conceptos fundamentales de electricidad

13

1.1.1

:

Electricidad

13

1.1.2

:

Características electrostáticas de los cuerpos

14

1.1.3

:

Estructura de la materia

15

1.1.4

:

Modelo atómico de Bohr

16

1.1.5

:

Electricidad estática y dinámica

18

1.1.6

:

Tipos de energía

18

1.1.7

:

Magnetismo

22

1.2 Tema 2

: Electromagnetismo

27

1.2.1 1.2.2

: :

Campo electrostático Flujo magnético

28 29

1.2.3

:

Inducción magnética

29

1.2.4

:

Líneas de fuerza de campo eléctrico

30

1.2.5

:

Permeabilidad magnética

31

1.2.6

:

Intensidad de campo

31

1.2.7

:

Reluctancia

32

1.2.8

:

Curva de magnetización

32

1.2.9

:

Leyes de Kirchhoff (1ª y 2ª Ley)

33

1.2.10

:

Ley de Ohm

34

1.2.11

:

Ley de Oersted-Ampere

35

1.2.12

:

Ley de inducción de Faraday

35

1.3 Tema 3

: Elementos de los circuitos

37

1.3.1

:

Resistencia

37

1.3.2

:

Fusibles

47

1.3.3

:

Condensadores

49

1.3.4

:

Reguladores

52

1.3.5

:

Relay

54

: Circuitos

59

1.4.1

:

Circuito paralelo

62

1.4.2 1.4.3

: :

Circuito en serie Circuito mixto

63 64

1.4 Tema 4

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4

UNIDAD DE APRENDIZAJE 2: METODOLOGÍA PARA EL ANÁLISIS DE CIRCUITOS  CIRCUITOS  2.1 Tema 5  5  :

67

Instrumentos básicos de medición

69

2.1.1

:

Multímetro

69

2.1.2

:

Amperímetro

74

Métodos básicos de análisis Método de nodos

75 75

2.2 Tema 6  6  : 2.2.1 : 2.2.2

:

2.3 Tema 7  7  :

Método de mallas Análisis de Circuitos Eléctricos

85

2.3.1

:

Voltaje (diferencia de potencial)

85

2.3.2

:

Medición del voltaje

85

2.3.3

:

Corriente (intensidad de corriente)

87

2.3.4

:

Medición de la corriente

88

UNIDAD DE APRENDIZAJE 3: SEMICONDUCTORES 3.1 Tema 8

91

: Tipos de semiconductores

93

3.1.1

:

Extrínsecos

94

3.1.2

:

Intrínsecos

96

3.2 Tema 9

: Diodos

98

3.2.1

:

Estructura y operación física (semiconductores)

98

3.2.2

:

3.2.3

:

3.2.4

:

Curvas características Tipos especiales de diodos (Zener, led, fotodetectores, diodo túnel) Análisis de circuitos con diodos (diversas configuraciones: rectificadores, limitadores, etc.)

3.3 Tema 10

101

114

: Transistores bipolares

117

3.3.1

:

Estructura física y modos de operación

117

3.3.2

:

El transistor NPN

119

3.3.3

:

El transistor PNP

120

3.3.4

:

Análisis en DC

121

3.3.5

:

El transistor como amplificador

122

3.3.6

:

Polarización del BJT

124

3.3.7

:

Configuraciones básicas de amplificadores a una sola etapa

128

3.4 Tema 11 3.4.1 3.4.2

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: Transistores de efecto de campo

131

: :

131 133

Estructura y operación física del MOSFET de enriquecimiento Circuitos con MOSFET en DC

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5

3.4.3

:

El MOSFET como amplificador

134

3.4.4

:

Polarización en circuitos amplificadores MOS

135

3.4.5

:

Configuraciones básicas de amplificadores

139

3.4.6

:

El inversor lógico digital CMOS

141

Bibliografía

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7

Presentación El sistema OBD (siglas en inglés para On Board Diagnostics) o Diagnóstico a Bordo, como su nombre lo indica, es un sistema utilizado para realizar diagnósticos a vehículos. Con el sistema OBD se puede monitorear y controlar tanto los motores como también algunos dispositivos integrados a estos. Adicionalmente, se puede medir los niveles de emisiones de gases que generan los vehículos y determinar si contaminan o no el ambiente. El OBD1 fue la primera normativa o regulación del OBD, donde se les indicaba a los productores de vehículos que debían instalar con carácter obligatorio un sistema de monitoreo para los dispositivos encargados de controlar las emisiones de gases. y el sistema OBD no es más que la implementación de la electrónica sobre el control de los vehículos, y para entender las nuevas tecnologías aplicadas en el mundo automotor es necesario conocer el principio básico de la electricidad, así como también la operatividad de cada componente utilizado en el proceso de la electrónica aplicada a automotores. El curso es eminentemente práctico. Donde permite reconocer el funcionamiento, diagnóstico del sistema eléctrico, electrónico analógico y digital aplicado en los vehículos. En primer lugar, se reconoce los conceptos básicos de electricidad, luego la metodología aplicada a los análisis de circuitos por último reconocer los componentes electrónicos analógicos y digitales aplicados a los sistemas ydel vehículo.

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Red de contenidos Fundamentos de electricidad

Unidad 1

Unidad 2

Unidad 3

Conceptos fundamentales de electricidad

Instrumentos básicos de medición

Tipos de semiconductores   semiconductores

Electromagnetismo   Electromagnetismo

Métodos básicos de análisis   análisis

Diodos   Diodos

Elementos de los circuitos   circuitos

Análisis de circuitos eléctricos   eléctricos

Transistores bipolares   bipolares

Tipos de Circuitos  Circuitos 

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Transistores de efecto de campo  campo 

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UNIDAD 

1 CONCEPTOS ELECTRICIDAD

FUNDAMENTALES

DE

LOGRO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE  Al término de la unidad, el alumno analiza y resuelve problemas de circuitos eléctricos resistivos en corriente continua, usando las leyes eléctricas básicas. TEMARIO  1.1 Tema 1

: Conceptos fundamentales de electricidad

1.1.1

:

Electricidad

1.1.2

:

Características electrostáticas de los cuerpos

1.1.3

:

Estructura de la materia

1.1.4

:

Modelo atómico de Bohr

1.1.5

:

Electricidad estática y dinámica

1.1.6

:

Tipos de energía

1.1.7 : Magnetismo 1.2 Tema 2

: Electromagnetismo

1.2.1 1.2.2

: :

Campo electrostático Flujo magnético

1.2.3

:

Inducción magnética

1.2.4

:

Líneas de fuerza de campo eléctrico

1.2.5

:

Permeabilidad magnética

1.2.6

:

Intensidad de campo

1.2.7

:

Reluctancia

1.2.8

:

Curva de magnetización

1.2.9

:

Leyes de Kirchhoff (1ª y 2ª Ley)

1.2.10

:

Ley de Ohm

1.2.11

:

Ley de Oersted-Ampere

1.2.12

:

Ley de inducción de Faraday

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1.3 Tema 3

12

: Elementos de los circuitos

1.3.1 : Resistencia 1.3.2 : Fusibles 1.3.3 : Condensadores 1.3.4 : Reguladores 1.3.5 : Relay 1.4 Tema 4

: Circuitos

1.4.1

:

Circuito paralelo

1.4.2

:

Circuito en serie

1.4.3

:

Circuito mixto

ACTIVIDADES PROPUESTAS    Los alumnos conocen conceptos de electricidad.   Los alumnos realizan circuitos eléctricos aplicando conceptos básicos.   Los alumnos reconocen físicamente los elementos de un circuito eléctrico.

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1.1.   TEMA 1: CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE ELECTRICIDAD 1.1. 1.1.1.  Electricidad Todos los cuerpos están formados por elementos químicos o sustancias elementales, y cada uno de ellos está constituido por partículas elementales o átomos. Los electrones giran en orbitas distintas alrededor del núcleo.

Figura 1: Partes de un átomo Fuente. - Tomado de Principios y Fundamentos de Electricidad pág. 2

Cada átomo está formado por:   Electrones --- cargas negativas.   Protones ----- cargas positivas. 

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Y un núcleo denominados neutrones, sin carga eléctrica. Es decir, un átomo tiene un núcleo central, alrededor giran a gran velocidad unas partículas cargadas negativamente electrones. En el núcleo tenemos un número igual de partículas positivas protones, que anulan a las negativas, y unas partículas sin carga eléctrica denominadas neutrones. La electricidad es una energía que se genera a partir del flujo de electrones en un material, existen materiales que pueden realizar rápidamente el fluido y otros que impiden el paso del electrón, si realizamos una semejanza de circuito el más cercano seria al del sistema hidráulico, pues requiere de una hidráulica, fuerza para poder desplazar el líquido este ejemplo quevoltaje. genere la fuerza será la bomba dicha fuerza es identificada enpara el sistema eléctricoel como En algunas sustancias, especialmente en los metales y bajo ciertas condiciones, los electrones son libres de moverse de un átomo a otro, originando un flujo de electrones a través del material. Los materiales que permiten el flujo de electrones se denominan conductores (metales, disoluciones de ácidos y sales). Los materiales que por su estructura no permiten fluir a los electrones se denominan aislantes (gases “mediante la ionización pueden ser conductores”, madera, papel, goma, plástico y materiales

cerámicos).

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Figura 2: Flujo de electrones Fuente. - Tomado de https://i.ytimg.com/vi/BEFGzbV5SE8/maxresdefault.jpg

1.1.2.  Características electrostáticas de los cuerpos Todos estamos familiarizados con los efectos de la electricidad estática, incluso algunas personas son más susceptibles que otras a su influencia. Ciertos usuarios de automóviles sienten sus efectos al cerrarlo con la llave (un objeto metálico puntiagudo) o al tocar la chapa del coche. Algunos materiales al ponerse en contacto o frotarse enérgicamente manifiestan propiedades de atracción o repulsión respecto de otros materiales. Se dice entonces que el material está cargado. Se identifican dos tipos de cargas: positiva y negativa. Por ejemplo, cuando frotamos un bolígrafo con nuestra ropa y a continuación lo acercamos a pequeños trozos de papel, comprobamos que el bolígrafo los atrae. Algo similar ocurre cuando se frota vidrio con seda o ámbar con lana. La cantidad y tipo de carga depende de la naturaleza de los materiales y del área de la superficie que entra en contacto. Otro de los factores que intervienen es el estado de las superficies, si son lisas o rugosas (entonces, la superficie de contacto es pequeña). La humedad o impurezas que contengan las superficies proporcionan un camino para que se recombinen las cargas. La presencia de impurezas en el aire tiene el mismo efecto que la humedad. Para determinar el tipo de carga que adquieren los cuerpos, se deben observar los efectos que se producen entre materiales cargados, es decir observar si se atraen o se repelen. La atracción se presenta cuando las cargas de cada material son diferentes y la repulsión se presenta cuando las cargas son iguales. La interacción entre las cargas se expresa de la siguiente forma:   Cargas iguales se repelen.   Cargas opuestas se atraen. 

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Si se coloca una carga cerca de otra de igual signo, las cargas se repelerán, como se muestra en los siguientes ejemplos:

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Figura 3: Cargas iguales Fuente. - Tomado de http://espasa.planetasaber.com/AulaSaber/ficha.aspx?ficha=2694&tipo=ficha&

Si se coloca una carga cerca de otra de distinto signo, éstas se atraerán:

Figura 4: Cargas diferentes Fuente. - Tomado de http://espasa.planetasaber.com/AulaSaber/ficha.aspx?ficha=2694&tipo=ficha&

1.1.3.  Estructura de la materia La Materia es todo aquello que tiene masa y que ocupa un lugar en el espacio. Se compone de partículas muy pequeñas llamadas átomos y puede clasificarse en uno de estos dos grupos: elementos y compuestos. En un elemento todos los átomos son iguales. Aluminio, cobre, carbono, germanio y silicio son ejemplos de elementos. Compuesto es una combinación de elementos; por ejemplo, el agua es un compuesto que consta de hidrógeno y oxígeno. La partícula más pequeña que conserva las características originales de un compuesto se llama molécula. Los átomos están formados por partículas subatómicas: electrones, protones y neutrones, en proporciones diversas. El electrón es la carga eléctrica negativa fundamental y es igual a −1,6x10−19 [ Cl] . El protón tiene la carga positiva fundamental y es igual a +1,6x10−19 [ C ] . El Coulomb [C] es la

unidad en que se mide la carga eléctrica. Los neutrones no poseen carga eléctrica:   Los Electrones: Tiene carga negativa, es la partícula más ligera de las tres. 

  Los Protones: Tienen carga positiva y es mucho más pesado que los Electrones   Los Neutrones: Los neutrones no tienen carga, pero son aproximadamente igual de pesados que los Protones.

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Figura 4: Estructura de la materia Fuente. - Tomado de http://espasa.planetasaber.com/AulaSaber/ficha.aspx?ficha=2694&tipo=ficha&

Dentro del átomo los protones y los neutrones se concentran en el centro, formando lo que se denomina núcleo del átomo o núcleo electrones, sin embargo, se encuentran girando alrededor del del núcleo del átomo, enatómico. lo que seLos ha llamado corteza.

1.1.4.  Modelo atómico de Bohr Las propiedades más importantes de la estructura atómica y molecular pueden ser ejemplificadas usando una figura simplificada de un átomo el cual se denomina modelo atómico de Bohr. Este modelo fue propuesto por Niels Bohr en 1915. El modelo de Bohr no es completamente correcto, pero tiene muchas características que son aproximadamente correctas y son suficientes para los siguientes estudios de electricidad. En 1913 Bohr propuso un modelo atómico para explicar la estabilidad de los electrones, en su representación los electrones se desplazan alrededor del núcleo en órbitas circulares como si fuera un sistema planetario. Los electrones se dividen internos y externos o de valencia y se encuentran niveles definidos de energía a distancia fija. La orbita más cercana al núcleo tiene el nivel de energía más bajo mientras que el más lejano tiene un nivel más alto de energía, estas regiones en donde se desplazan los electrones se denominan niveles energéticos.

Figura 5: Niveles energéticos Fuente. - Tomado de http://espasa.planetasaber.com/AulaSaber/ficha.aspx?ficha=2694&tipo=ficha&

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Para cada orbita, Bohr asigno un numero de máximo de electrones como se puede apreciar en La siguiente imagen

Figura 6: Números de electrones por orbitas Fuente. - Tomado de http://espasa.planetasaber.com/AulaSaber/ficha.aspx?ficha=2694&tipo=ficha&

Primeros se cargarán los niveles de menor energías, llamados también internos y continúan los de mayor energía o externos. A esta distribución se denomina “configuración electrónica”.  Ejemplo: De acuerdo a la tabla periódica el numero atómico del sodio es 11, quiere decir que tiene once electrones y once protones, además cuenta con 12 neutrones, para esta representación solo se considera el número de electrones, la tabla indica que se encuentra en el tercer nivel energético de la tabla periódica, por tanto, se debe de acomodar los once electrones en las tres orbitas, así el primer orbital tiene dos electrones, el segundo ocho y sobra uno para el tercer nivel.

Figura 7: Números de electrones por orbitas representado en la tabla periódica. de http://espasa.planetasaber.com/AulaSaber/ficha.aspx?ficha=2694&tipo=ficha&  http://espasa.planetasaber.com/AulaSaber/ficha.aspx?ficha=2694&tipo=ficha& Fuente. - Tomado de

De acuerdo con el modelo atómico de Bohr los átomos pueden saltar de niveles, cuando un electrón cambia de una órbita exterior a una interior pierde energía que desprende en forma de frontón o luz. Cuando el electrón cambia de una órbita interior a una exterior gana energía, al salto de un nivel otro se le llama un cuanto de energía o salto cuántico. El modelo de Bohr explica la estabilidad de la materia y la conformación de los enlaces químicos y es el modelo que se utiliza en la actualidad.

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1.1.5.  Electricidad estática y dinámica Electricidad estática, Como su nombre indica se refiere a los electrones estático o en reposo, es decir, sin movimiento. Aunque hablar de electrones el reposo no es muy común Porque esto siempre se visualiza como partículas inquietas que se desplazan de un lugar a otro. La electricidad estática se produce por la acumulación de electrones, un cuerpo cargado siempre afecta a los demás cuerpos que lo rodea ya sea atrayendo o repeliendo sus electrones, todo material cargado positivamente tiene menos electrones mientras que todo cae material con carga negativa tiene exceso de electrones. Los materiales cargados tienden a volver a su estado de equilibrio y para lograrlo necesitan descargar al hacer eso desprenden energía la cual se manifiesta generalmente por medio de acciones mecánicas o por chispas.

Figura 8: ¿Cómo producir energía estática? Fuente. - Tomado de http://espasa.planetasaber.com/AulaSaber/ficha.aspx?ficha=2694&tipo=ficha&

Electricidad dinámica Para qué electricidad sea realmente útil está debe permanecer en movimiento, es decir, se debe de producir el salto de electrón entre átomos y la fuente que la genere debe estar en constante renovación o realizar descargas eléctricas para que no pierdas su capacidad en pocos segundos de trabajo.

1.1.6.  Tipos de energía Por Frotamiento o fricción Como lo mencionamos anteriormente, el fenómeno de la electricidad es creado por el movimiento de electrones de sus órbitas naturales. La frotación o fricción fue la forma más antigua que conoció el hombre para generar electricidad. Se dice que fue el filósofo griego Tales de Mileto que vivió en el siglo 7 A.C. quien descubrió la electricidad; éste al frotar un trozo de ámbar con un trozo de tela o piel pudo atraer pequeños cuerpos livianos. Tales de Mileto no encontró la causa del fenómeno y quiso llamarlo de algún modo. Como ámbar en griego significa electrón, utilizó este nombre para esta fuerza invisible.

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Muchos siglos después se llamó electrones a las partículas de electricidad negativa que rodean el núcleo del átomo y que, cuando de alguna manera se mueven, forman la corriente eléctrica. Hoy sabemos que la propiedad que Thales de Mileto descubrió en el ámbar no es solo de este material, sino que hay una gran cantidad de elementos con los que se puede repetir el experimento. En muchas de nuestras actividades diarias, voluntaria o involuntariamente se repite dicha experiencia. Por ejemplo, cuando se pasa varias veces un peine de plástico sobre el cabello seco, éste se carga eléctricamente; se comprueba sí lo acercamos a unos trocitos de papel común, pues vemos como éstos son atraídos por el peine. Ésta es una manifestación de la electricidad estática, la cual estudiamos al principio de esta lección. Al frotarse ambos materiales la piel pierde electrones y los mismos son ganados por el peine. La piel se electriza positivamente y el peine negativamente.

Figura 9: Electricidad por frotación Fuente. - Tomado de https://www.abc.com.py

Otros ejemplos de electricidad por frotación o fricción:   El roce de las nubes con el aire.   La fricción de un automóvil con el aire al desplazarse por una carretera.   La fricción de una prenda de vestir de lana o material sintético con la piel.   La piel con la pantalla del televisor.   El caminar sobre una alfombra, etc. 

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Finalmente podemos decir que, aunque ésta es la forma más antigua que se conoce para producir electricidad, es muy difícil manejarla y dosificarla; ella existe y se emplea industrialmente en casos particulares, pero producirla en grandes cantidades para consumo doméstico no es posible. Por reacciones químicas Es muy sencilla la forma de producir electricidad por acción química; Esto lo hacen las pilas y las baterías eléctricas. Su funcionamiento se basa en la reacción química entre dos elementos diferentes. Si se introducen dos placas metálicas o electrodos metálicos como el cobre y el zinc en una solución ácida más agua, se puede comprobar la existencia de una fuerza electromotriz entre las dos placas, tal como se muestra en la figura:

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Figura 10: Electricidad por reacción química Fuente. - Tomado de https://www.ingmecafenix.com/electronica/que-es-una-bateria/

Por presión o vibración Ciertos cristales tienen propiedades piezoeléctricas, es decir, convierten la energía mecánica en energía eléctrica al ser sometidos a presión o vibración; estos son: el cuarzo, la turmalina, el titanio de bario, la sal de Rochelle, etc. A este fenómeno se le llama piezoelectricidad . Como ejemplo de este principio, podemos mencionar los tocadiscos antiguos que utilizan un pequeño cristal piezoeléctrico con una aguja metálica, la cual, al pasar sobre la grabación del disco, presiona el cristal y genera pequeñas señales de fuerza electromotriz. Con la amplificación necesaria estas señales pueden hacer funcionar un parlante por medio del cual se escuchan los sonidos con un buen volumen. Otra aplicación es el encendedor electrónico para la estufa de gas: cuando se acciona el pulsador, éste ejerce una presión sobre la superficie de un cristal de cuarzo y los electrones que se encontraban en dicha superficie saltan a la cara opuesta del cuarzo creando una diferencia de cargas entre ambas caras, generando la chispa. Los cristales piezoeléctricos tienen muchas. Aplicaciones en la industria: registran niveles de ruido, detectan cambios de presión, etc. En aplicaciones automotrices los sensores knock.

Figura 11: Electricidad por presión Fuente. - Tomado https://www.infootec.net/wp-content/uploads/2016/02/presion.jpg/

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Figura 12: Electricidad por presión sensor knock Fuente. - Tomado https://codigosdtc.com/wp-content/uploads/2019/05/ks.jpg

Por calor y por luz Energía radiante es el nombre que se le da a la energía proporcionada por fuentes de calor o de luz. Muchas clases de instrumentos eléctricos y electrónicos aprovechan este fenómeno llamado efecto termoeléctrico para convertir variaciones de temperatura en electricidad y con ello obtener mediciones de calor de cierta precisión a través de un termómetro eléctrico. El componente que produce electricidad a partir de la energía calórica se llama termopar y está formado por dos metales diferentes, por ejemplo, níquel y latón; en él la energía del calor lleva los electrones libres de un metal a otro, produciendo entre los dos una fuerza electromotriz (FEM). Los termopares tienen varias aplicaciones en el hogar y en la industria, se usan en termómetros, controles de temperatura en hornos y alarmas contra incendios, etc.

Figura 13: Electricidad por calor Tomado https://e00-elmundo.uecdn.es/ Fuente. - Tomado https://e00-elmundo.uecdn.es/

También se puede obtener electricidad de la luz o de la energía lumínica; ello se consigue con una celda fotovoltaica, una celda fotoeléctrica o uña batería solar, como las utilizadas en los satélites y naves espaciales para obtener energía eléctrica del sol. Una celda fotovoltaica es un sándwich de tres capas o materiales diferentes: una primera capa delgada y translúcida que deja pasar la luz que es recibida por una capa sensible de selenio o silicio, creándose de esta forma una fuerza electromotriz entre las dos capas exteriores. Las celdas fotovoltaicas también son utilizadas en

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estudios fotográficos, cámaras de vídeo, televisión, cámaras de fotografía automáticas, iluminación en vías públicas, ascensores, etc.

Figura 14: Electricidad por luz Fuente. - Tomado https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?

1.1.7.  Magnetismo Es la fuerza invisible que sólo puede detectarse por el efecto de atracción que produce entre dos o más cuerpos. Si la fuerza de atracción es permanente, estos cuerpos reciben el nombre de imanes y si el efecto es producido por la circulación de una corriente eléctrica por un conductor, ya sea recto o enrollado en forma de bobina, se llama electromagnetismo y a este dispositivo se le conoce como electroimán. En el caso de los imanes naturales, o de los cuerpos imantados, la corriente que origina el magnetismo es el conjunto de todas las corrientes elementales que poseen los electrones girando alrededor de sus núcleos. Los cuerpos cuyos dominios magnéticos son fácilmente orientables o sea fáciles de magnetizar, se llaman PARAMAGNÉTICOS. Aquellos otros que, por el contrario, resultan difícilmente o nada imantables, se llaman DIAMAGNÉTICOS. Existe un grupo de materiales como el hierro, el cobalto, el níquel y ciertos compuestos especiales que son extremadamente paramagnéticos. Naturaleza del magnetismo El estudio del comportamiento de los imanes pone de manifiesto la existencia en cualquier imán de dos zonas extremas llamadas polos en donde la acción magnética es más intensa, Para distinguir los dos polos de un imán recto se les llama polo norte y polo sur. Esta referencia geográfica está relacionada con el hecho de que la Tierra se comporta como un gran imán. El principio básico del magnetismo establece que: polos de distinto tipo (N-S y S-N) se atraen, y polos del mismo tipo (N-N y S-S) se repelen. Características de las fuerzas magnéticas Las fuerzas magnéticas son fuerzas de acción a distancia, que se producen sin que exista contacto físico entre los dos imanes.

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Campo Es una extensión o espacio imaginario, en el cual se hace perceptible un determinado fenómeno, por ejemplo: campo gravitacional, campo magnético, etc. Campo Magnético La atracción y repulsión de polos se debe a una fuerza que actúa alrededor de ellos y es capaz de provocar acciones. Pero dicha fuerza no sólo actúa en los polos también actúa sobre todo el imán. Entonces a esta fuerza se le conoce como campo magnético. Como el magnetismo es una fuerza que no es visible y solo se puede detectar por los efectos que produce, se suele representar por medio de líneas entre los polos como se ilustra en la Estas se denominan líneas de fuerza o líneas de campo, las cuales tienen fuerza y movimiento.

Figura 15: Campo magnético Fuente. - Tomado https://okdiario.com/img/2018/07/12/que-es-un-campo-magnetico-655x368.jpg

Líneas de fuerzas Michael Faraday, visualizó en 1840 el campo magnético como una zona de influencia ocupada por infinidad de líneas de fuerza. Cada línea de fuerza es un lazo de energía magnética que tiene una duración definida: parte del polo norte, atraviesa el espacio encerrado por el campo magnético y regresa al polo sur, volviendo al polo norte. Estas líneas son siempre continuas y no tienen interrupción; por tanto, forman un circuito magnético cerrado en el imán, es decir, lo recorren por fuera y por dentro, (dentro del imán las líneas se moverán de sur a norte). Su intensidad es mayor en los extremos y disminuye en el centro.

Figura 16: Campo magnético Fuente. - Tomado https://www.imagnetshop.com/img/cms/lineas-de-campo-magnetico.jpg

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Permeabilidad magnética Es la facilidad con que pueden pasar las líneas de fuerza magnética a través de una sustancia. Puesto que las líneas de fuerza o flujo magnético pueden atravesar el aire, se toma como base para medirla, la permeabilidad de éste. El término permeabilidad es común cuando nos referimos a una prenda de vestir, a una tienda de campaña, a un paraguas, etc., para indicar si el agua se filtra con cierta facilidad o no; luego un paraguas es bueno cuando es impermeable. Del mismo modo los materiales ferromagnéticos son aquellos que tienen una elevada permeabilidad; por ello ciertas aleaciones de acero se utilizan en la fabricación de núcleos para bobinas, transformadores, electroimanes, máquinas eléctricas, etc.

Figura 17: Permeabilidad magnética Fuente. - Tomado https://slideplayer.es/slide/1725742/7/images/21/Permeabilidad

Reluctancia magnética Es el efecto contrario a la permeabilidad magnética, o sea la oposición o dificultad que ofrece una sustancia al paso de las líneas de fuerza. Por ejemplo, el hierro dulce tiene poca reluctancia y el aire tiene mayor reluctancia.

Figura 18: Permeabilidad magnética Fuente. - Tomado https://image.slidesharecdn.com/

El circuito magnético Las líneas de fuerza magnética no terminan en los polos del imán, sino que son continuas y cerradas, como la corriente eléctrica a través de un conductor o un circuito eléctrico.

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Características:   Para producir un flujo magnético, se necesita una fuerza llamada magnetomotriz.   Para una cantidad dada de fuerza magneto motriz, la densidad de flujo depende de la oposición de la sustancia que atraviesa, o sea, de la reluctancia del material.   En cambio, en el circuito magnético la reluctancia no es constante y depende de la intensidad de flujo.   En los circuitos magnéticos no hay circulación de flujo, sino que éste queda indicado solamente por la intensidad y dirección de las líneas de fuerza.   Se utilizan principalmente para motores eléctricos, transformadores y relés. 

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Figura 19: Circuito magnético Fuente. - Tomado https://image.slidesharecdn.com/circuitomagnetico

Clasificación de los imanes Los imanes se clasifican en: 1.  1.  Naturales Naturales:: Derivados de la magnetita, un mineral de hierro con propiedades magnéticas. 2.  2.  Artificiales Artificiales :  : Se pueden construir con aleaciones metálicas muy variadas siendo la de más uso el Alnico 5, una aleación de hierro, cobalto, níquel, aluminio y cobre. Se utilizan en pequeños motores de corriente continua conocidos como motores de imán permanente, generadores de corriente continua, aparatos de medida, parlantes, bocinas, micrófonos dinámicos, altavoces, etc. 3.  3.  Temporales Temporales:: Se imantan fácil e intensamente, pero pierden su fuerza magnética cuando se suprime su fuerza magnética, el primer material usado para imanes temporales fue el hierro puro, el cual se calienta y luego se ablanda con un enfriamiento lento. Hoy en día el material más empleado es el hierro con silicio, una aleación que se usa en los núcleos de los transformadores, motores eléctricos, generadores eléctricos y otros equipos.

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Proceso de imantación Normalmente, en un trozo de hierro sus átomos son imanes muy pequeños agrupados sin ningún orden, con los polos norte y sur orientados en todos los sentidos. Esto hace que sus fuerzas magnéticas se neutralicen y por tanto el trozo de hierro carezca de magnetismo. Cuando este material se somete al frotamiento con un imán o a la acción de una corriente eléctrica, es decir a un proceso de imantación, las moléculas de este material se acomodan de tal manera que los lados de los átomos del polo norte se ordenan en la misma dirección, e igualmente los del polo sur, esto puede hacerse de dos maneras: 1.  1.  Por frotamiento o contacto directo con otro imán: cuando un imán se frota sobre la superficie de una pieza de hierro no magnetizado, el campo magnético del imán alinea las moléculas del hierro y lo magnetiza. La pieza de hierro se frota siempre en el mismo sentido (sin regresar) y con el mismo polo. 2.  2.  Por acción de la corriente eléctrica: se envuelve un alambre de cobre aislado (bobina) sobre un trozo de hierro o acero. Los terminales del alambre se conectan a una fuente de corriente continua, por ejemplo, una batería. La corriente eléctrica produce un campo magnético, el cual magnetiza al hierro. La corriente eléctrica, al circular en un mismo sentido, ordenará todas las moléculas del material de modo que éste quedará magnetizado.

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1.2.   TEMA 2: ELECTROMAGNETISMO 1.2. El electromagnetismo, como su nombre lo indica, estudia las relaciones entre la electricidad y el magnetismo. Es decir, los efectos magnéticos de las corrientes y los efectos eléctricos de los campos magnéticos. Entre estos efectos o fenómenos podemos destacar los siguientes: 1.  1.  Si se aplica una corriente eléctrica a un alambre, alrededor de éste se produce un campo magnético. En este fenómeno se basan, por ejemplo, los electroimanes, los relés, los solenoides y los timbres eléctricos. En la mayoría de los casos, el efecto magnético de la corriente se intensifica dándole al alambre la forma de una bobina.

Figura 20: Circuito magnético Fuente. - Tomado https://1.bp.blogspot.com

Si se coloca un alambre en el interior de un campo magnético, en el alambre se produce una corriente eléctrica. En este fenómeno, llamado inducción electromagnética, se basan, por ejemplo, los transformadores y los generadores.

Figura 21: Circuito magnético Fuente. - Tomado https://tomi-digital-resources.storage.googleapis.com

Si se coloca un alambre con corriente en el interior de un campo magnético, sobre el alambre se produce una fuerza que lo mueve en una u otra dirección. En este fenómeno, llamado acción motora, se basan, precisamente, los motores eléctricos, así como muchos instrumentos para la medición de corriente, voltaje, resistencia, potencia, etc.

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Figura 22: Circuito magnético Fuente. - Tomado https://tomi-digital-resources.storage.googleapis.com/

1.2.1.  Campo electrostático La estática tiene múltiples aplicaciones en aparatos de la vida cotidiana como la fotocopiadora, filtros de aire, etc. Cuando una persona camina sobre una alfombra y luego toca la puerta siente una sensación de descarga eléctrica, y efectivamente si la es. Los átomos contienen partículas cargadas positivamente llamadas protones y partículas cargadas negativamente electrones y con una misma cantidad llamadas neutrones siendo estos los elementos del átomo. Recordemos que la corriente eléctrica es un intercambio de electrones de un cuerpo a otro en este concepto se puede que existen unapara fuente eléctrica continua, se frota cuerpocon sobre otro, dichos átomosdecir adquirirán energía desprender los centroscuando de Valencia deun acuerdo el estado químico de dicho cuerpo. La electrostática es la parte de la electrotecnia que estudia los fenómenos de los cuerpos electrizados entre las cargas eléctricas en reposo.

Figura 23: Campo electrostático Fuente. - Tomadohttps://content.gnoss.ws/imagenes/

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1.2.2.  Flujo magnético El flujo magnético es la cantidad de líneas de campo magnético que atraviesa una determinada superficie en el espacio. Se utiliza para describir los efectos de la fuerza magnética en algún objeto que ocupa en área dada.

Figura 24: diagrama simplificado de una espira en rotación en un generador eléctrico Fuente. - Tomado https://es.khanacademy.org/science/physics/magnetic-forces-and-magnetic-fields/

1.2.3.  Inducción magnética Representa a la densidad del flujo magnético, se define como la alteración del entorno que es causada por presencia de corrientes eléctricas, el cual modifican la naturaleza del espacio que las rodea, creando un campo vectorial. Características   Intensidad expresada por un valor numérico.   Dirección.   Sentido dado en cada punto del espacio.

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Figura 25: Regla del pulgar derecho para determinar la dirección y el sentido del vector de inducción magnética Fuente. - Tomado https://www.lifeder.com/

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1.2.4.  Líneas de fuerza de campo eléctrico Concepto introducido por Michael Faraday, son líneas imaginarias que ayudan a visualizar como va variando la dirección del campo eléctrico al pasar de un punto a otro. Las propiedades de las líneas de campo se pueden resumir en:   El vector campo eléctrico es tangente a las líneas de campo en cada punto.   Las líneas de campo eléctrico son abiertas; salen siempre de las cargas positivas o del infinito y terminan en el infinito o en las cargas negativas.   El número de líneas que salen de una carga positiva o entran en una carga negativa es proporcional a dicha carga.   La densidad de líneas de campo en un punto es proporcional al valor del campo eléctrico en dicho punto.   Las líneas de campo no pueden cortarse. De lo contrario en el punto de corte existirían dos vectores campo eléctrico distinto.   A grandes distancias de un sistema de cargas, las líneas están igualmente espaciadas y son radiales, comportándose el sistema como una carga puntual. 

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Figura 26: Descripción de las líneas Fuente. - Tomado http://elfisicoloco.blogspot.com/2013/02/lineas-de-campo-electrico.html

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1.2.5.  Permeabilidad magnética Se considera como una medida a la facilidad que una sustancia permite el paso de las líneas de flujo en un campo magnético externo. Permeabilidad absoluta Si atendemos al valor de la permeabilidad absoluta (μ) veremos que:     Las sustancias ferromagnéticas se caracterizan porque poseen una permeabilidad magnética μ elevada, del orden de 10 2 a 10 6 veces la del vacío μ 0 .     En las sustancias paramagnéticas el valor de μ es ligeramente mayor que el del μ 0     En las diamagnéticas es ligeramente menor. Por tal motivo el magnetismo de este tipo de sustancias es inapreciable a simple vista. 

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Permeabilidad relativa Si el valor de la permeabilidad relativa del medio (μ´) es:

  Muy superior a 1 será ferromagnético.   Mayor que 1 será paramagnético.   Menor que 1 será diamagnético.

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1.2.6.  Intensidad de campo La fuerza (intensidad o corriente) de un campo magnético se mide en Gauss (G) o Tesla (T).

Figura 27: Descripción de las líneas Fuente. - Tomado https://image.slidesharecdn.com/campomagneticointensidad

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1.2.7.  Reluctancia Es la resistencia que posee un material al paso del flujo magnético cuando es sometido a un campo magnético, se define como la relación entre la fuerza magnetomotriz representado en Amperio (S.I) y el flujo magnético Weber (S.I).

Figura 28: cálculo de la reluctancia Fuente. - Tomado https://image.slidesharecdn.com/campomagneticointensidad

1.2.8.  Curva de magnetización Zona parabólica: parabólica: Esta zona es muy pequeña, tiene forma parabólica y es la señalada como 1 (comprendida entre los puntos O y A) en la Fig. 18. Al empezar a magnetizar el material ferromagnético, aquellos dominios que inicialmente ya estaban orientados a favor del campo magnético externo empiezan a crecer a costa de los dominios próximos que no estaban orientados favorablemente. Esto refuerza el campo magnético de forma que la inducción B toma valores superiores a los que tendría en el vacío. Este fenómeno es reversible y si, antes de superar el punto A, desaparece la excitación H los dominios vuelven a su estado inicial. Zona lineal: lineal: Esta zona es recta y está señalada como 2 (comprendida entre los puntos A y B) en la Fig. 18. Si a partir del punto A se sigue aumentado la excitación H los dominios orientados a favor del campo exterior continúan aumentando su tamaño, pero su crecimiento no es totalmente reversible. Muchas veces se desprecia la zona parabólica y se acepta que entre los puntos O y B la inducción aumenta linealmente con la excitación H y la permeabilidad magnética es constante con un valor muy superior a la de vacío. Codo: Esta zona es curva y está señalada como 3 (comprendida entre los puntos B y C) Si a partir del Codo: punto B se sigue aumentado la excitación H, además de que los dominios orientados a favor del campo exterior continúan aumentando su tamaño, se producen rotaciones bruscas de los demás dominios para orientarse a favor del campo magnético externo. Las rotaciones de los dominios son irreversibles y permanentes, aunque se anule el valor de la intensidad magnetizaste H. Zona saturada: saturada: Esta zona es lineal y está señalada como 4 (a partir del punto C) en la Fig. 18. En esta zona el material ferromagnético se ha saturado, pues a partir del punto C todos sus dominios están orientados a favor del campo magnético exterior y el material es incapaz de añadir más magnetización adicional al campo externo. Por lo tanto, el aumento de la inducción B en esta zona es similar a la que sucede en vacío (o en un material magnético (curva I)) y por esta razón esta zona de la curva es igual a una recta paralela a la línea I.

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Figura 29: Descripción de las líneas Fuente. - Tomado https://image.slidesharecdn.com/campomagneticointensidad

1.2.9.  Ley de Kirchhoff (1ª y 2ª Ley) Las leyes de Kirchhoff surgen a partir de la ley de conservación de la carga (ley de los nudos) y conservación de la energía (ley de las mallas). La ley de la conservación es el punto donde concurren varias ramas de un circuito (más de dos ramas). La ley de la energía es un recorrido cerrado del circuito que resulta de recorrer el esquema eléctrico en un mismo sentido regresando al punto de partida, sin pasar dos veces por la misma rama.

Figura 30: Circuito Resistivo Fuente. - Tomado manual Física unc.cl

En la figura se observa un circuito que tiene las siguientes características:   5 resistencias.   3 fuentes de fuerza electromotriz.   4 nudos.   6 ramas.   6 corrientes de rama.   7 mallas. 

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  3 celdas.

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Enunciados de las leyes a. a.   Primera ley de circuito de Kirchhoff (ley de corrientes de Kirchhoff), Kirchhoff), en todo nudo, la suma de corrientes entrantes es igual a la suma de corrientes salientes.

Figura 31: Primera ley de Kirchhoff Fuente. - Tomado manual Física unc.cl

b. b.   Segunda ley de circuito Kirchhoff (Ley de las tensiones de Kirchhoff), Kirchhoff), en toda malla la suma de todas las caídas de tensión (voltajes en las resistencias) es igual a la suma de todas las fuerzas electromotrices. En un enunciado similar es: toda malla es la suma algebraica de las diferencias de potenciales eléctrico debe ser cero.

Figura 32: Segunda ley de Kirchhoff Fuente. - Tomado manual Física unc.cl

1.2.10. Ley de Ohm Cuando en los extremos de un conductor de resistencia R se mantiene una diferencia de potencial V, por dichaentre resistencia una corriente i. El material conductor de resistencia R es óhmico si la relación V e i escirculará proporcional (Ley de Ohm). La ley de Ohm, es una propiedad específica de ciertos materiales. Un conductor cumple con la ley de Ohm sólo si su curva V-i es lineal; esto es si R es independiente de V y de i:

Figura 33: Ley de Ohm Fuente. - Tomado manual Física unc.cl

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V=RXi En donde, empleando unidades del Sistema internacional:   i = Intensidad a través de la resistencia, en amperios (A).   V = Diferencia de potencial en los extremos de la resistencia, en voltios (V).   R = Resistencia del conductor, en ohmios (Ω).   

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1.2.11. Ley de Oersted-Amper Oersted-Ampere e En 1827 se publicó “La teoría matemática de los fenómenos electrodinámicos deducida únicamente de la experiencia”, donde se afirma que el magnetismo es electricidad en movimiento, Ampere

explico que los imanes permanentes están producidos por una pequeña corriente a nivel molecular que la llamo “molécula electrodinámica”, de este modo explica que todos los efectos magnéticos se

deben al movimiento de cargas eléctricas, en el nivel microscópico y macroscópico. El amperio, es la unidad de intensidad de corriente eléctrica, pertenece a las unidades del Sistema Internacional de Unidades, el cual se denomina así en su honor.

Figura 34: Ley de ampere Fuente. - Tomado manual Física unc.cl

La ley de Ampere explica que la circulación de la intensidad del campo magnético en un contorno cerrado es proporcional a la corriente que recorre en ese contorno. El campo magnético es un campo angular con forma circular, cuyas líneas encierran la corriente. La dirección del campo en un punto es tangencial al círculo que encierra la corriente. El campo magnético disminuye inversamente con la distancia al conductor. La ley de Ampere determina que la circulación del campo magnético a lo largo de una línea cerrada es equivalente a la suma algebraica de las intensidades de las corrientes que atraviesan la superficie delimitada por la línea cerrada, multiplicada por la permisividad del medio. En concreto para el vacío:

B→ dl→ =μ0 ∑I  1.2.12. Ley de inducción de Faraday En 1831 Michael Faraday descubrió el fenómeno de la inductancia mutua, para dicha demostración utilizo dos bobinas aisladas enrolladas en un anillo de hierro, y se observó que cuando una corriente pasa por una bobina, se induce una corriente momentánea en la otra.

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La fuerza electromotriz inducida en un circuito es directamente proporcional a la rapidez de cambio en el tiempo del flujo magnético a través del circuito.

Figura 35: Ley de Faraday Fuente. – Tomado de http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu

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1.3.   TEMA 3: ELEMENTOS DE LOS CIRCUITOS 1.3. 1.3.1.  Resistencia La disposición de un material para trasladar corriente eléctrica, es directamente proporcional al número de electrones libres del material a utilizar. Los electrones libres se encuentran en la órbita más externa del átomo, por tanto, se encuentran débilmente unidas al átomo por no completar los electrones respectivos a la órbita externa. Se toma a la plata, cobre y aluminio como buenos conductores, debido a que cuentan con gran cantidad de electrones libres. En tanto los aisladores como el caucho, vidrio, mica, etc. Tienen muy pocos electrones en la última capa de su átomo estas características son capaces de perder rápidamente sus electrones La resistencia en un circuito eléctrico presenta la dificultad al paso de corriente eléctrica, por tanto, resulta que cuanto más alto sea el valor de la resistencia será más baja la corriente que logre atravesarlo. La simbología que se utiliza comúnmente es:

Figura 36: simbología de la resistencia utilizado en diagramas eléctricos Fuente. – Tomado de https://www.circuitos-electricos.com/

Una de las características de la resistencia será el material utilizado para el los circuitos eléctricos y considerando la resistencia de dimensiones iguales, se muestra a continuación una tabla con valores aplicados a los materiales más utilizados.

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Figura 37: Valores resistivo en materiales más utilizados Fuente propia

El valor de resistencia de un cuerpo, a igualdad de condiciones físicas (tipología, longitud, sección) varía de acuerdo a su temperatura; por ello cada medición efectuada siempre va referida a determinados valores de temperatura ambiente (20°C). Tipos de resistencia aplicadas a la automoción Resistencia fija: fija: Conservan su valor resistivo Los tipos de resistencias fijas tienen las siguientes características, y se usan según la aplicación y el propósito. Resistencias SMD (Surface Mounted Device) Las resistencias SMD de las siglas en inglés (Surface Mounted Device) dispositivo de montaje superficial por tanto estos tipos de resistencias fijas están montadas en la superficie de la placa en lugar de orificios pasantes (cables conductores). El área de montaje se puede reducir en comparación con el tipo de cable. Hay varias alineaciones disponibles, que incluyen resistencia a sobretensiones, alta precisión y resistencia ultra baja para derivaciones. Los dispositivos denominados SMD son los más utilizados en la electrónica podemos ubicarlos en los módulos de motor, transmisión, EBD, ABS, TRC, etc. Se caracterizan por tener forma rectangular, en sus extremos tiene área metalizada para facilitar su montaje y realizar el contacto con la placa donde ira instalado. Está compuesto en un sustrato de cerámica al cual se le instala una capa de óxido de metal, el grosor y la longitud de la capa determinara la resistencia.

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Figura 38: Resistencias SMD (Surface Mounted Device) Fuente. - Tomada de https://image.jimcdn.com/app

Lectura del valor de una resistencia SMD

Figura 39: Lectura del valor de resistencia SMD. Fuente. - Tomada de www.bnm.me.gov.ar

Resistencia de película de carbono (carbono) Una película de carbono se forma como una resistencia en la superficie de un material de porcelana (aislante blanco), y el valor de resistencia se ajusta mediante recorte en espiral. Debido a que es económico y versátil, es útil utilizado para circuitos generales. La estructura de la resistencia de película metálica es la misma que la resistencia de carbono. Se pueden fabricar productos con mejores características de temperatura y precisión y también hay ventajas como menos ruido de corriente.

Figura 40: composición de la resistencia fija de carbón Fuente. – Tomado de http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/Electronic/rescarb.html

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Resistencias de película de óxido de metal Los óxidos de metal como el óxido de estaño se usan para estos tipos de resistencias fijas, y debido a su excelente resistencia al calor, a menudo se usan para una potencia media de varios vatios.

Figura 41: composición de la resistencia de óxido de metal Fuente. – Tomado de http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/Electronic/rescarb.html

Resistencia de película de esmalte metálico Este es uno de los tipos de resistencias fijas que utiliza una mezcla de metal y vidrio para la potencia eléctrica. Se puede obtener una película gruesa, es resistente a sobretensiones y pulsos y tiene una excelente resistencia una la corrosión.

Figura 42: Resistencia de película de esmalte metálico Fuente. – Tomado de http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/Electronic/rescarb.html

Resistencia de bobinado Estos tipos de resistencias fijas tienen características de temperatura relativamente buenas y puede usarse para la detección de corriente debido a su baja resistencia. Aunque tiene la particularidad de que sus características de alta frecuencia son pobres debido a su estructura, algunos productos están contra medidos por un devanado no inductivo.

Figura 43: Resistencia de bobinado Fuente. - tomado de https://electromundo.pro/wp-content/uploads/2020/02/tipos-de-resistencias-fijas.jpg.webp

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Características de las resistencias Las resistencias presentan tres características muy importantes:   Resistencia.   Tolerancia.   Potencial nominal. 

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Resistencia Estos componentes son diseñados para lograr una caída de tensión en un circuito determinado, la magnitud a medir es el Ohm ( Ω ), además al ser   un dispositivo dipolo simétrico y lineal su funcionamiento no depende de su sentido de conexión, se puede cambiar la polaridad produciendo el mismo efecto en el circuito en que se halla conectada, por estas características la resistencia cumple la ley de Ohm.

Figura 44: característica de la resistencia Fuente. - tomado de www.bnw.me.gov.ar

Tolerancia Es la diferencia entre el valor real de la resistencia y el valor nominal, el valor indicado a la tolerancia de la resistencia se puede ver en el cuerpo del elemento, esta característica de puede notar en su construcción, temperatura y el envejecimiento. La tolerancia indica el porcentaje de precisión del valor de la resistencia. La mayoría de las resistencias de carbón tienen una banda de tolerancia de color dorado, indicando que el valor real de la resistencia está dentro del valor nominal + o – un 5% del mismo valor.

Figura 45: Característica de la resistencia Fuente. - Elaboración propia

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Potencia nominal de la resistencia La potencia nominal refiere a la máxima potencia continua, en watts, que puede disipar un resistor a una temperatura de 70°C (a temperatura nominal). A temperaturas superiores a70°C. Valores comunes:1/8, 1/4, ½ ,1, 2 , 4...

Figura 46: potencia nominal de la resistencia Fuente. - Tomada de http://www.ing.unp.edu.ar/electronica/asignaturas/ee016/tutoriales/resistores/resistores.htm

Tabla de colores para resistencia de cuatro bandas

Figura 47: potencia nominal de la resistencia Fuente. - Tomada de https://www.electrontools.com/Home/WP/wp-content/uploads/2019/04/esistencia-de-4-bandas.jpg

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Ejemplo:

Figura 48: Ejemplo para resistencias de 4 bandas Fuente. - Tomada de www.bnm.me.gov.ar

Tabla de colores para resistencia de cinco bandas

Figura 49: potencia nominal de la resistencia Fuente. - Tomada de https://codigodecolor.com/wp-content/uploads/2020/03/1.5-OHMS-5B.jpg

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Ejemplo:

Figura 50: Ejemplo para resistencias de 5 bandas Fuente. - Tomada de www.bnm.me.gov.ar

Resistencia variable Las resistencias variables son aquellas que pueden entregar una variación en Ohm en un determinado rango, pueden ser accionados manualmente o por magnitudes físicas como el calor, la luz, el sonido, etc. Símbolo de la resistencia variable

Figura 51: simbología aplicada a las resistencias variables Fuente. - Tomada de www.bnm.me.gov.ar

Partes de la resistencia variable

Figura 52: Partes de una resistencia variable Fuente. - Tomada de http://dfs.uib.es/GTE/education/industrial/tec_electronica/teoria/resistores_variables.pdf

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a. a.   Resistencias dependientes de la posición (potenciómetros) Los potenciómetros limitan las caídas de voltaje y Amperaje esta característica es Tomada por los sensores que se instalaran en el vehículo.

Figura 53: Sensor App Fuente. - Tomada de https://www.ingenieriaymecanicaautomotriz.com

Clasificación de los potenciómetros según su recorrido        

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Rotatorio - Angulo entre 0 y0 270º DeslizanteLongitud entre y 2 a 10 cm Multivuelta - Angulo entre 0 y Nx360º Deslizante con tornillo - Nº de vueltas de un tornillo

Figura 54: Clasificación de los potenciómetros según su recorrido Fuente. - Tomada de www.bnm.me.gov.ar

b. b.   Resistencias dependientes de la temperatura Este tipo de resistencia varía su valor óhmico según la temperatura a la que es sometida, los más usados son de tipo NTC (Negative Temperature Coefficient) y PTC (Positive Temperature Coefficient). Los de tipo NTC, NTC, son inversamente proporcional al aumentar la temperatura.

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Símbolo Electrónico, Electrónico, El símbolo para representar estas resistencias en un esquema electrónico es el siguiente:

Figura 55: Símbolo resistencia NTC Fuente. - Tomada de http://myelectronic.mipropia.com

Aplicación en el sensor IAT, El sensor de temperatura del aire de admisión está montado en la tapa del filtro de aire y detecta la temperatura del aire de admisión. Una temperatura del aire de admisión construida por el termistor. Cuanto más baja es la temperatura del aire de admisión, mayor es el valor de resistencia del termistor, y cuanto mayor es la temperatura del aire de admisión, menor es el valor de resistencia del termistor.

Figura 56: Símbolo resistencia NTC Fuente. - Tomada de http://myelectronic.mipropia.com

Los de tipo PTC (Coeficiente positivo de temperatura), temperatura), es directamente proporcional al aumentar la temperatura.

Figura 57: Símbolo resistencia PTC Fuente. - Tomada de http://myelectronic.mipropia.com

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1.3.2.  Fusibles Son dispositivos electrónicos que interrumpe el flujo de corriente eléctrica en un circuito cada vez que se produzca una falla en el arnés del vehículo, componente o accesorios eléctricos. Tipos de fusibles:        

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Los Fusibles de tipo cuchillas como el ATO automotriz. Fusible Mini automotriz. Fusibles de automóvil MAXI. Fusible automotriz MEGA.

Clasificación de los fusibles tipo cuchilla Color

Clasificación

Azul oscuro

0.5 amperios

Negro

1 amperio

Gris

2 amperios

Violeta

3 amperios

Rosado

4 amperios

Bronceado

5 amperios

Marrones

7.5 amperios

Rojo

10 amperios

Azul

15 amperios

Amarillo

20 amperios

Claro

25 amperios (gris para MAXI)

Verde

30 amperios

Azul verde

35 amperios (marrón para MAXI)

Naranja

40 amperios

Rojo

50 amperios

Azul Ámbar / tostado

60 amperios 70 amperios

Claro

80 amperios

Violeta

100 amperios

Púrpura

120 amperios

Fusibles tipos disyuntores Tipo manual Se utiliza principalmente en circuitos de audio o en algunas iluminaciones del vehículo.

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Tipo Automático Este tipo de disyuntor permite el reinicio del circuito cuando el corto circuito no supera la temperatura de funcionamiento. Características eléctricas del fusible Intensidad nominal es l cantidad de corriente eléctrica (valor RMS) QUE EL FUSIBLE ES CAPAZ DE CONDUCIR indefinidamente sin desconectar, el traslado de la corriente eléctrica en los elementos que lo transmiten genera calor (efecto Joule), sin embargo, la corriente en circulación no debe exceder en temperatura nominal indicada en el fusible. Intensidad convencional de fusión Es el dato determinado del flujo de la energía eléctrica que provoca la fundición del fusible en un tiempo determinado. Corriente mínima de fusión Es el valor mínimo del flujo de la energía eléctrica que causa la fundición del elemento fusible, generalmente este valor de variará entre 1.35 a 3 veces la corriente nominal. Corriente máxima de ruptura Este se ubica en la mayor corriente de falla que el fusible es capaz de interrumpir.

Figura 58: Zona de operación para un fusible Fuente. - Tomada de http://myelectronic.mipropia.com

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1.3.3.  Condensadores Los condensadores son elemento electrónico que permiten una diferencia de potencia (Volts) La diferencia de potencial V es proporcional a la magnitud de la carga Q del capacitor.(Esta puede probarse por la Ley de coulomb).

Figura 59: Componentes de un condensador Fuente. - Tomada de http://myelectronic.mipropia.com

Clasificación de los Condensadores: Fijos y variables

Figura 60: Tipos de condensadores Fuente. - Tomada de https://sites.google.com/site/yoloswag5aml/

Capacitores fijos Estos se diferencian entre sí por el tipo de dieléctrico que utilizan. Materiales comunes son: la mica, plástico y cerámica y para los capacitores electrolíticos, óxido de aluminio y de tantalio. Hay de diseño tubular, y de varias placas y dieléctrico intercalados. El diseño de múltiples placas es un diseño para aumentar el área efectiva de la placa, entre placa y placa se coloca el aislante y se hace una conexión de placa de por medio, como si fueran capacitores en paralelo.

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1.  1.  Condensadores de cerámica   Son capacitores en donde la inductancia parásita y las pérdidas son casi nulas. La constante dieléctrica de estos elementos es muy alta (de 1000 a 10,000 veces la del aire).

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  Algunos tipos de cerámica permiten una alta permitividad y se alcanza altos valores de capacitancia en tamaños pequeños, pero tienen el inconveniente que son muy sensibles a la temperatura y a las variaciones de voltaje.

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2.  2.  Condensadores de lámina de plástico   Láminas de plástico y láminas metálicas intercaladas: Estos tipos de capacitores son generalmente más grandes que los de lámina metalizada, pero tienen una capacitancia más estable y mejor aislamiento.   Lámina metalizada: Tiene la lámina metálica depositada directamente en la lámina de plástico. Estos capacitores tienen la cualidad de protegerse a sí mismos contra sobre voltajes. Cuando esto ocurre aparece un arco de corriente que evapora el metal eliminando el defecto.   Capacitor de múltiples placas - Electrónica Unicrom.

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3.  3.  Condensadores de mica Capacitores que consisten de hojas de mica y aluminio colocados de manera alternada y protegidos por un plástico moldeado. Son de costo elevado. Tiene baja corriente de fuga (corriente que pierden los condensadores y que hacen que este pierda su carga con el tiempo) y alta estabilidad. Su rango de valores de va de los pF a 0.1 uF. 4.  4.  Capacitores de poliéster Sustituyen a los capacitores de papel, solo que el dieléctrico es el poliéster. Se crearon capacitores de poliéster metalizado con el fin de reducir las dimensiones físicas. Ventajas: muy poca pérdida y excelente factor de potencia. 5.  5.  Condensadores electrolíticos Estos capacitores tener capacitancias un precio Tienen ely inconveniente de pueden que tienen alta corriente demuy fugaaltas y una voltaje de razonablemente ruptura bajo. Sonbajo. polarizados hay que tener cuidado a hora de conectarlos pues pueden estallar si se conectan con la polaridad invertida. Se utilizan principalmente en fuentes de alimentación. Físicamente estos elementos constan de un tubo de aluminio cerrado, en donde está el capacitor. Tienen una válvula de seguridad que se abre en el caso de que el electrolito entre en ebullición, evitando así el riesgo de explosión. 6.  6.  Condensadores de tantalio Son polarizados por lo que hay que tener cuidado a la hora de conectarlo, Los condensadores de tantalio son compactos, de bajo voltaje de hasta varios cientos de µF, tienen menor densidad energética, pero son mucho más precisos que los de aluminio.

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Los condensadores de tantalio también son polarizados debido a sus electrodos diferentes. El ánodo está formado por granos de tantalio, con el dieléctrico formado electroquímicamente por una fina capa de óxido. La finura de la capa de óxido y la gran superficie del material poroso le otorgan una gran capacidad por unidad de volumen. Capacitores variables

Figura 61: Símbolo de capacitador variable Fuente. - Tomada de https://www.simbologia-electronica.com/

1.  1.  Capacitores variables giratorios Muy utilizado para la sintonía de aparatos de radio. La idea de estos es variar con la ayuda de un eje (que mueve las placas del capacitor) el área efectiva de las placas que están frente a frente y de esta manera se varía la capacitancia. Estos capacitores se fabrican con dieléctrico de aire, pero para reducir la separación entre las placas y aumentar la constante dieléctrica se utiliza plástico. Esto hace que el tamaño del capacitor sea menor. 2.  2.  Capacitores ajustables "trimmer" Se utiliza para ajustes finos, en rangos de capacitancias muy pequeños. Normalmente éstos, después de haberse hecho el ajuste, no se vuelven a tocar. Su capacidad puede variar entre 3 y 100 microfaradios. Hay trimmers de presión, disco, tubular, de placas. Voltaje de ruptura de un condensador eléctrico El voltaje de ruptura es aquel voltaje máximo que se puede aplicar a los terminales del capacitor. Si se sobrepasa, el dieléctrico se puede perforar provocando un corto circuito.

Figura 62: Tabla de valores para condensadores Fuente. - Tomada de https://www.simbologia-electronica.com/

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1.3.4.  Reguladores Regulador de voltaje integrado El regulador de voltaje es un dispositivo electrónico La misión del rectificador es distorsionar la sinusoide de entrada para que su salida tenga una componente de continua. Mediante el filtro se rechazan en gran medida los armónicos de la salida del rectificador. El filtro no siempre rechaza todos los armónicos. Por lo general, una vez filtrada la señal, suele permanecer una componente que se conoce como rizado o ripple. El regulador tiene una doble misión, primero, debe eliminar el ripple y por otro lado debe poseer una impedancia de salida adecuada, con el fin de que la tensión regulada a la salida se mantenga independiente de la carga, siempre que ésta varíe entre los límites exigidos del diseño.

Figura 63: Circuito para regulador Fuente. - Tomada de https://www.simbologia-electronica.com/

En los reguladores de voltaje integrado existen de diferentes tensiones de salida 5,6,8,9,12,15,18,20,24 voltios que pueden proporcionar hasta 1 (A) Amperio, existen de dos tipos:   78XX que regulan tensión fija positiva 7805, 7812   79XX que regulan tensión fija negativa 7906, 7924 

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Tipo de reguladores de voltaje integrado

Figura 64: Tipos de Regulador de Voltaje Integrado Modelos Fuente. - Tomado de de www.bnm.me.gov.  www.bnm.me.gov.  

Especificaciones técnicas del regulador de voltaje Pines de conexión de reguladores 78XX

Figura 65: Tipos de Regulador de Voltaje Integrado Modelos Fuente. - Tomado de www.bnm.me.gov.

Conexión en un circuito

Figura 66: Tipos de Regulador de Voltaje Integrado Modelos Fuente. - Tomado de www.bnm.me.gov.

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Pruebas al regulador de voltaje

Figura 67: Tipos de Regulador de Voltaje Integrado Modelos Fuente. - Tomado de www.bnm.me.gov.

1.3.5.  Relay

Figura 68: Relé automotriz Fuente. - Tomado de www.hella.com.

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Principio de funcionamiento Los relés son básicamente interruptores de accionamiento eléctrico que emplean un imán eléctrico para mover un mecanismo de conexión mediante el cual se conecta uno o más contactos. Se emplean allí donde se necesite conectar o desconectar uno o más circuitos de corriente de carga mediante una señal de control. Algo característico de un relé electromecánico es su completa separación (galvánica) entre circuito de control y curva de carga. Relé de corriente de trabajo Los relés de corriente de trabajo se emplean para cerrar un circuito eléctrico entre la fuente de energía y una o varias cargas eléctricas, es decir, se conectan las cargas. Los relés se ponen en funcionamiento por medio de interruptores, generadores de impulsos y unidades de control. En el vehículo se utilizan principalmente en faros, faros auxiliares, faros antiniebla, bocinas, calefacción, aire acondicionado, etc. Funcionamiento de los relés de trabajo El circuito de control (86 / 85) está inactivo y el muelle de retorno mantiene el inducido abierto. Los contactos de trabajo están abiertos y el circuito de carga (30 / 87) se ha interrumpido.

Figura 69: Estructura interna del Relé Fuente. - Tomado de www.hella.com

El circuito de control (86 / 85) está activo y la bobina de cobre induce el campo magnético que tira del inducido hacia abajo hasta el núcleo magnético. Los contactos de trabajo están cerrados y por tanto el circuito de carga (30 / 87) también está cerrado.

Figura 70: Estructura interna del Relé Fuente. - Tomado de  www.hella..com de www.hella

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Conmutador (relé de conmutación) El conmutador (relé de conmutación) conmuta la ruta de la corriente de carga de una carga eléctrica a otra. Este relé se pone en marcha p.ej. mediante un interruptor situado en el tablero de instrumentos. Los conmutadores se emplean p.ej. para conectar aplicaciones de dos niveles/velocidades, tales como las lunetas traseras térmicas o los motores de ventiladores. Funcionamiento de los relés conmutadores Un relé conmutador funciona según el mismo principio que un relé de corriente de trabajo. La única diferencia estriba en que el inducido, en estado de reposo, está unido a una segunda salida (alternativa) (87a). En el momento en que el circuito de control está activo, atrae al inducido, abre el contacto de reposo (87a) y cambia al contacto de cierre (87). Un relé conmutador puede emplearse como relé de contacto de trabajo o reposo. La corriente del contacto de cierre es, dependiendo de su fabricación, siempre mayor que la de contacto de reposo. Tensión nominal   12 V: para turismos, maquinaria agrícola, de la construcción, etc.   24 V: para vehículos industriales, autocares, vehículos municipales, etc.

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Conexión de bobina Para evitar los picos de tensión provocados por un acoplamiento magnético al apagar la corriente de la bobina, algunos relés van equipados con resistencias o diodos en paralelo a la bobina. Conexiones y configuración de los conectores 30 corriente de carga +, borne 15 (entrada) 85 Bobina de relé - (entrada) 86 Bobina de relé + (entrada) 87 Corriente de carga, contacto de trabajo (salida) 87a Corriente de carga, contacto de reposo (salida). Tipos de relés Mini-relés Mini-relé según ISO 7588-1, enchufe plano según ISO 8092-1. Configuraciones de contacto: Relé de trabajo, conmutador, máx. 40 A potencia de conexión (contacto de relé de trabajo), tensión nominal: 12 V, 24 V. Ámbitos de aplicación, entre otros: Faros, motores de arranque, bombas de combustible, motores de ventilador, bocinas y zumbadores.

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Figura 71: Minirelé de aplicación automotriz Fuente. - Tomado de https://i.ebayimg.com/images/g/2dMAAOSwcBhWZWko/s-l300.jpg

https://i.ebayimg.com/images/g/2dMAAOSwcBhWZWko/s-l300.jpg   https://i.ebayimg.com/images/g/2dMAAOSwcBhWZWko/s-l300.jpg Micro-relés Micro-relé según ISO 7588-3 (1988), enchufe plano según ISO 8092-1. Configuraciones de contacto: Relé de trabajo, conmutador, máx. 20 A potencia de conexión (contacto de relé de trabajo), tensión nominal: 12 V, 24 V. Ámbitos de aplicación, entre otros: Bombas de combustible, aire acondicionado, instalación limpiaparabrisas, motor de las escobillas limpiaparabrisas.

Figura 72: Minirelé de aplicación automotriz Fuente. - Tomado de https://i.ebayimg.com/images/g/2dMAAOSwcBhWZWko/s-l300.jpg

Relés de alta potencia Variante de mini-relé de mayor tamaño, enchufe plano según ISO 8092-1. Configuración de contacto: Relé de trabajo, conmutador, máx. 60 A potencia de conexión, tensión nominal: 12 V, 24 V. Ámbitos de aplicación, entre otros: Relé de separación de la batería, motor de arranque, bujías, encendido, calefacción del parabrisas.

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Figura 73: Minirelé de aplicación automotriz Fuente. - Tomado de https://i.ebayimg.com/images/g/2dMAAOSwcBhWZWko/s-l300.jpg

Relés Solid State Mini-relé semiconductor según ISO 7588-1, enchufe plano según ISO 8092-1. Configuración de contacto: Relé de trabajo, máx. 22 A potencia de conexión (contacto relé de cierre), tensión nominal: 12 V. Ámbitos de aplicación, entre otros: Bomba de vacío del servofreno, luz de conducción diurna. Relé de separación de la batería Relé electromecánico biestable con una o dos bobinas. Configuración de contacto: Relé de trabajo, conmutador, máx. 180 A de potencia de conexión, tensión nominal: 12 V. Ámbitos de aplicación, entre otros: Separación de la batería de la red de a bordo en caso de accidente o para tareas de mantenimiento, mantenimiento de la carga de la batería mediante la desconexión de la corriente de reposo.

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1.4.   TEMA 4: TIPOS DE CIRCUITOS 1.4. Los circuitos eléctricos son sistemas por las que circulan la corriente eléctrica.

Figura 74: Componentes de un circuito eléctrico Fuente. - Tomado de ghttp://www.edu.xunta.gal/centros/iesfelixmuriel/system/files/4-elctri_repaso.pdf

Está compuesto por los siguientes elementos:   Corriente eléctrica e intensidad de corriente

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La corriente eléctrica, es el paso ordenado de los electrones a través de un conducto, mientras que la corriente es la cantidad de electrones que circulan a través de un conductor en la unidad de tiempo (por segundo). Se representa I y su unidad es el Amperio (A).

Figura 75: Componentes de un circuito eléctrico Fuente. - Tomado de https://tallerautoelectrico.com/wp-content/uploads/2016/05/electrones-a-traves-de-un-conductor.png

Hilos conductores Es el componente por donde circularan los electrones: Existen tres tipos de materiales, según su comportamiento frente a la corriente eléctrica. Conductores. Materiales que, debido a su estructura atómica, permiten el paso de la corriente Conductores. eléctrica, ofreciendo poca o ninguna resistencia al flujo de electrones. Los metales son buenos conductores. Semiconductores. Materiales que, debido a su estructura atómica, permiten parcialmente el paso Semiconductores. de la corriente eléctrica esta puede ser: Los diodos, transistores y el microprocesador de un ordenador son semiconductores.

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Aislantes. Materiales que, debido a su estructura atómica, impiden el paso de la corriente eléctrica, Aislantes. ofreciendo mucha resistencia al flujo de electrones. La madera y el plástico son ejemplos de aislantes. Tensión eléctrica Fuerza que hace que los electrones se muevan ordenadamente en una cierta dirección a través de un conductor, produciéndose así una corriente eléctrica. Se representa por “V” o “U”, y se mide en Voltios (V). Esta fuerza eléctrica la produce un generador de electricidad (pila, alternador, dínamo, célula solar, etc.), y esa fuerza es lo que da lugar al movimiento ordenado de electrones a través del circuito.

Figura 76: Componentes de un circuito eléctrico Fuente. - Tomado de https://www.tuteorica.com/material-complementario/mecanica-del-vehiculo/sistema-electrico

Resistencia eléctrica Resistencia eléctrica se define como la mayor o menor oposición que presentan los cuerpos al paso de la corriente eléctrica. Es decir, la dificultad que opone un conductor al paso de la corriente eléctrica. Se representa por “R” y su unidad es el Ohmio (Ω ).  

Un Receptor es el dispositivo o aparato eléctrico, que recibe la energía eléctrica para realizar algún tipo de trabajo o función. Suele ser una bombilla, un motor, una radio, un ordenador, etc. Un receptor se caracteriza por su resistencia óhmica. Consume energía eléctrica aportada por la fuente de tensión, y la transforma en otra forma de energía, produciendo un efecto útil como puede ser luz, calor, etc.

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Figura 77: Componentes de un circuito eléctrico Fuente. - Tomado de https:// https://ar.pinterest.com/pin/539165386638993328/

Elementos de protección y control Los elementos de seguridad se componen de fusibles y disyuntores, y los elementos de control Permiten la conexión y desconexión del circuito, así como su protección, los principales elementos que lo componen son: Fusibles

Figura 78: Fusibles automotrices Fuente. - Tomado de https:// https://ar.pinterest.com/pin/539165386638993328/

Entre los elementos de control se encuentran el mando de luces, el control limpiaparabrisas, interruptor de encendido, etc.

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Figura 79: Interruptores automotrices Fuente. - Tomado https://www.google.com/search?q=swicht+automotris

1.4.1.  Circuito paralelo Un circuito en paralelo es un circuito completo donde la corriente fluye a través de el por más de una trayectoria. Todos los elementos o receptores conectados en paralelo están a la misma tensión, por eso:

Vt = V1 = V2 = V3 La suma de la intensidad que pasa por cada una de los receptores es la intensidad total:

It = I1 + I2 + I3

La resistencia total o equivalente de los receptores conectados en paralelo se calcula con la siguiente fórmula:

Figura 80: Interruptores automotrices Fuente. Tomado https://tallerautoelectrico.com/.

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Figura 81: Circuito en serie con tres focos Fuente. - Tomado https: www.mheducation.es/bcv/guide/capitulo/8448177894.pdf

En un circuito en paralelo el voltaje se mantiene y la corriente eléctrica varía de acuerdo a la resistencia de cada derivación.

1.4.2.  Circuito en serie Los circuitos en serie son aquellos que disponen de dos o más consumidores conectados uno tras otro, es decir en el mismo cable o conductor.

Figura 82: Circuito en serie con tres focos Fuente. - Tomado https://www.mheducation.es/bcv/guide/capitulo/8448177894.pdf

Todos los elementos que se conectan en serie tienen la misma intensidad:

It = I1 = I2 = I3 La tensión total de los elementos conectados en serie es la suma de cada una de las tensiones en cada elemento:

Vt = V1 + V2 + V3 La resistencia total de todos los receptores conectados en serie en la suma de la resistencia de cada receptor:

Rt = R1 + R2 + R3 Si un elemento de los conectados en serie deja de funcionar, los demás también.

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Veamos cómo se resuelve un circuito en serie con 3 resistencias.

1.4.3.  Circuito mixto Son aquellos que disponen de tres o más consumidores eléctricos y donde ocurre la unión de los circuitos en paralelo y en serie.

Figura 83: Circuito en mixto con tres focos Fuente. - Tomado  https://www..mheducation.es/bcv/guide/capitulo/8448177894.pdf Tomado https://www

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Resumen 1.  1.  La electricidad se produce por el movimiento de los electrones. 2.  2.  Los enunciados o leyes permiten el entendimiento para el comportamiento de la electricidad. 3.  3.  El magnetismo y electromagnetismo son esenciales para la producción de energía eléctrica.

Recursos Pueden revisar los siguientes enlaces para ampliar los conceptos vistos en esta unidad:   o  o  o  o

https://www.youtube.com/watch?v=5ZQbeVfANKM  https://www.youtube.com/watch?v=5ZQbeVfANKM   https://www.youtube.com/watch?v=kiPA_5QjOYU   https://www.youtube.com/watch?v=kiPA_5QjOYU  https://www.youtube.com/watch?v=m9XVO983_Vg   https://sites.google.com/site/yoloswag5aml/desarrollo?tmpl=%2Fsystem%2Fapp%2Ftemplates %2Fprint%2F&showPrintDialog=1   %2Fprint%2F&showPrintDialog=1

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UNIDAD 

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METODOLOGÍA PARA EL ANÁLISIS DE CIRCUITOS LOGRO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE  Al término de la unidad, el alumno analiza circuitos eléctricos de corriente continua, utilizando herramientas e instrumentos de medición apropiadas. TEMARIO  2.1 Tema 5  5  :

Instrumentos básicos de medición

2.1.1 : Multímetro 2.1.2 : Amperímetro 2.2 Tema 6  6  :

Métodos básicos de análisis

2.2.1

:

Método de nodos

2.2.2

:

Método de mallas

2.3 Tema 7  7  :

Análisis de Circuitos Eléctricos

2.3.1

:

Voltaje (diferencia de potencial)

2.3.2 2.3.3

: :

Medición del voltaje Corriente (intensidad de corriente)

2.3.4

:

Medición de la corriente

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ACTIVIDADES PROPUESTAS    Los alumnos analizan los diferentes métodos y teoremas básicos.

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2.1.   TEMA 5:INSTRUMENTOS BÁSICOS DE MEDICIÓN 2.1. 2.1.1.  Multímetro Es un instrumento que permite la lectura directa de las magnitudes eléctricas como el ampere, voltaje y resistencias en las corrientes continúas y alternas. Este equipo es útil para el análisis y mediciones de pequeños circuitos en dispositivos electrónicos, el multímetro (tester o polímetro) es un aparato electrónico portátil, que usan los electricistas, con la finalidad de medir magnitudes eléctricas activas como son las corrientes y las tensiones, así como las pasivas como son las resistencias o las capacidades. El instrumento se utiliza para efectuar mediciones de corriente CA, corriente CC, tensión, tensión CC, frecuencia, factor de trabajo, resistencia y capacitancia, pruebas de conexiones de circuitos y diodos. Clasificación Tipo analógico   Basa su funcionamiento en un galvanómetro.   Las medidas son más precisas siempre y cuando no se someta a vibraciones.

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Figura 84: multímetro analógico Fuente. – Tomado de http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/magnetic/indmut.html

Tipo digital   El instrumento de tipo digital dispone de una escala de medición manual y una escala de medición automática.   La corriente CA y la tensión CA se miden con RMS eficaz.   La interpretación de la lectura es de fácil entendimiento, gracias a su pantalla LCD.

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Figura 85: Multímetro digital Fuente. – Tomado de manual de usuario Sanwa

Función del multímetro                              

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Función de retención de la lectura. Función de medición relativa. Función de medición Función de medición del valor mínimo. Función de apagado automático. simultáneamente Medición de resistencia. Prueba de continuidad Medición de tensiones de Corriente Alterna (CA) y Corriente Continua (CC). Medición de milivoltios de CA y CC. Medición de corriente alterna y continua. Medición de corrientes mayores de 10 Amps. Medición de capacidades Medición de frecuencia. Detección de la presencia de tención de CA.

Clasificación de mediciones de sobrevoltaje I: Para nivel de señal, telecomunicaciones, electrónica con pequeñas sobretensiones   CAT I: transitorias. II: Para nivel local, electrodomésticos, tomas de red principales, equipos portátiles.   CAT II:   CAT III: III: Proveniente de un cable subterráneo, interruptores de instalaciones fijas, enchufes de corte automático o principales.

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  CAT IV: IV: Unidades e instalaciones que provienen de líneas aéreas en riesgo de recibir un rayo. Por ejemplo, interruptores principales de entrada de corriente, desviadores de sobretensión, contadores de corriente.

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Precauciones de seguridad   El rango 10 A está protegido. Para evitar daños o lesiones use el medidor solo en circuitos

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un fusible un interruptor A o 2000 VA. mida valores desconocidos. Comiencepor siempre con elo rango más alto de de 10 medición cuando   limitados   Para evitar daños al medidor no introduzca valores por encima del rango máximo de cada medición.   Tenga precaución cuando trabaje con tensiones sobre los 60 V CC o 30 V CA. Estas tensiones constituyen un riesgo de descarga.   Sustituya las pilas en cuanto aparezca el indicador “BAT”. Con poca carga el medidor podría producir lecturas falsas que pueden derivar en descargas eléctricas y daños personales.   Extraiga las pilas cuando el medidor no se vaya a usar durante un largo periodo de tiempo.

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Identificación de partes

Figura 86: Partes de un multímetro digital Fuente. – Tomado de manual de usuario Sanwa

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Procedimiento de medición Inspección mediante la prueba de continuidad

Figura 87: Prueba de continuidad Fuente. – Tomado de manual de usuario Sanwa

  Coloque el conector negro de la punta de prueba al terminal COM y el conector rojo al

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terminal el select selector or de funci funcione oness se selec leccion cionee ( ) y presio presione ne el botó botón n (SELECT (SELECT). ).   Con el   Junte las puntas de prueba roja y negra. Debe de emitir un bip.

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Medición de voltaje

Figura 88: Medición de voltaje Fuente. – Tomado de manual de usuario Sanwa

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Medición de resistencia

Figura 89: Medición de resistencia Fuente. – Tomado de manual de usuario Sanwa

Prueba de diodos

Figura 90: Prueba de diodo Fuente. – Tomado de manual de usuario Sanwa

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2.1.2.  Amperímetro Es un instrumento que permite la lectura de la corriente eléctrica en un circuito, cuando un circuito eléctrico tiene pérdidas o fallas en el sistema, la medición de amperaje indicaría un diferencial, con el cual se puede establecer un punto de partida para detectar la ubicación exacta de la pérdida, realizando mediciones específicas en diferentes partes del circuito. Paraa. obtener lectura en unde amperímetro se la realizará de la a.  amperímetros tipo gancho, medición desiguiente corrientemanera: se realiza sujetando con las   Para la pinzas del amperímetro el cable del cual se desee obtener el valor de flujo eléctrico.

Figura 91: Pinza Amperimétrica Fuente. – Tomado de https://http2.mlstatic.com/pinza-amperimetrica

Para amperímetros de tipo convencional, la medición consiste en un proceso más dificultoso, ya que se requiere abrir el circuito eléctrico a medir para poder conectar el amperímetro en serie, sin modificar el funcionamiento del circuito, pero pudiendo realizar una medición durante su conexión.

Figura 92: medición tipo convencional Fuente. – Tomado de https://sites.google.com/site/electblearning01

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2.2.   TEMA 6: MÉTODOS BÁSICOS DE ANÁLISIS 2.2. 2.2.1.  Métodos de nodos ¿Qué es un nodo? En un circuito eléctrico, un nodo es un punto donde se intersectan dos o más elementos de circuitos, puede ser una fuente de voltaje o corriente, resistencias, capacitores, inductores y demás.

Figura 93: Medición tipo convencional Fuente. – Elaboración propia

En la figura de la parte superior se observar los nodos marcados, entre la fuente de la izquierda y la resistencia 1 hay un nodo. Lo mismo sucede en las resistencias R1, R2 Y R3. Entre las resistencias R3, R4 Y R5. Entre las resistencias R5, R6 Y R7. Entre la fuente de la derecha y la Resistencia R7. Todos estos componentes están conectados a un nodo en común, el nodo cero, donde se colocará tierra. La finalidad del método de nodo es hallar el voltaje entre todos los nodos y masa (tierra). Nótese que la diferencia de potencial se produce debido a las caídas de voltaje, donde se cumple la ley de Ohm.

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Ejemplo: Ley de Kirchhoff (Nodo) Ejercicio:

Figura 94: Ejercicios Nodo Fuente. – Elaboración propia

Calcular: I1, I2, I3, v25Ω, P20Ω, donde:   I1 = Intensidad de corriente 1 

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I2 = Intensidad de corriente 2 I3= Intensidad de corriente 3 V25Ω= Voltaje en resistencia R5  P20Ω= Diferencial de potencial en R2  

Recordemos: “Un nodo es el lugar donde se unen dos o más componentes electrónicos”  

Entonces en primer lugar ubicaremos los nodos donde se ubican tres o más elementos (Ley Kirchhoff). En la figura siguiente ubicaremos al nodo que cumpla estas características al cual llamaremos nodo A y nodo B.

Figura 95: Ejercicios Nodo Fuente. – Elaboración propia

El objetivo es hallar los voltajes que conforman los nodos en el circuito i.i.   En el Nodo A Hallaremos el voltaje (Va).

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ii. ii.   En el Nodo B Hallaremos el voltaje (Vb). Ley de Kirchhoff para nodos, establece que las sumatorias de las Intensidades serán igual a 0.

  = 0  Por lo tanto, establecemos que la sumatoria de las intensidades que entran son igual a la sumatoria de las intensidades que salen.

=  Donde:   ∑ : Corriente de entrada.   ∑ : Corriente de salida. 



 

Determinar el sentido de las corrientes en Nodo A (a, b, c)

Figura 96: Ejercicios Nodo Fuente. – Elaboración propia

1° Identificamos la polaridad de las fuentes 20V y 15V. Tener en cuenta: Una corriente sale del polo positivo al polo negativo de forma convencional. En a, la fuente de 20v emite la energía hacia el Nodo A por tanto la corriente ingresa de fuente 20v à Nodo a al cual denominaremos I1 (corriente 1). En b, la fuente de 15v emite la energía hacia el Nodo A por tanto la corriente ingresa de fuente 15v à Nodo al cual denominaremos I2 (corriente 2). En c, como en la ubicación de la resistencia R3 no encontramos una fuente de voltaje entre nodo A y nodo B, entenderemos que suma corriente de salida y la denominaremos I3 (corriente 3). Nodo b (VB=0)

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Para cumplir la ley nos dice que uno de los nodos debe estar conectado a masa. Entonces el nodo B será = CERO

Figura 97: Ejercicios Nodo Fuente. – Elaboración propia

Desarrollando Nodo A Recordemos que las ecuaciones serán igual al número de nodos. Ecuación 1 : Aplicaremos ley de Ohm:

∑   = ∑     Entonces: ∑   = ∑    …………. (1) 

Donde:

Remplazamos en (1)

−  ∑ ∑ −    + + − −  …………….(a)  ∑ +   ∑ −  = +  Entonces:

-> -> -> -> -> -> -> ->

− = −0  ∑ − ∑  + +    ∑          =    ∑      =       ++  ∑ + =   ∑ 26090=13136   ∑ 350=32    ∑  =   ∑ =   

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Hallamos la intensidad de corriente en I1, I2, I3:

(−, −,))  1 = 0,302 302   1 = −   1 = Ω Ω −,))  1 = 0,062 −  2 = (−, …. 2 = 062   Ω Ω  , …. 3 = 364   Ω  3 = Ω   3 = 0,364 ….

Hallamos voltaje en resistencia de 25Ω (R5)   … 

25Ω=I2∗R5 25Ω=0.062A∗25Ω  2 25Ω 5Ω = 1.55 5 5 V 

Hallamos potencial en 20 Ω (R2)  … 

20Ω= ∗R2 20Ω=(0.302) ∗20Ω 20Ω=1.82 W 

Figura 98: comprobando valores con software Fuente. – Elaboración propia

2.2.2.  Método de mallas El método de la corriente de malla es otro método para resolver circuitos. Al igual que en cualquier análisis de circuito, tenemos que resolver un sistema de 2E, ecuaciones independientes, donde E es el número de elementos del circuito. El método de la corriente de malla facilita el análisis, y produce un número relativamente pequeño de ecuaciones a resolver.

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El método de corriente de malla se basa en corrientes de lazo alrededor de mallas. El análisis se hace siguiendo estos pasos:   Identifica las mallas (las ventanas abiertas del circuito).   Asigna una corriente a cada malla, usando una dirección consistente (a favor o en contra de las manecillas del reloj).   Escribe las ecuaciones para la ley del voltaje de Kirchhoff alrededor de cada malla.   Resuelve el sistema de ecuaciones resultante para todas las corrientes de malla. 









  Determina ley de Ohm.las corrientes y los voltajes de los demás elementos del circuito por medio de la

Aquí está el circuito que vamos a analizar para mostrar el método de la corriente de malla:

Figura 99: Ejercicio método Mallas Fuente. – Elaboración propia

Hallar I1, I2, I3, I4

  Contabilizar las mallas.   Verificar el sentido de la energía.   Verificamos número de mallas.

  

    = 0 =0 

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Figura 100: Ejercicio método Mallas Fuente. – Elaboración propia

  Planteamiento de ecuaciones.   Verificamos polaridad en las mallas.

 

Figura 101: Ejercicio método Mallas Fuente. – Elaboración propia

Sumamos las resistencias en cada una de las mallas MALLA 1 SUMA DE RSISTENCIAS (1+3+1+1+) 6I1 - 5 - 3I2 – 1I3 =0 6I1 - 3I2- I3 = 5 MALLA 2 SUMA DE RSISTENCIAS ( 2+2+3) 7I2 + 20 + 3 – 2I4 – 3I1 = 0 -3I1 + 7I2 – 2I4 = -23 MALLA 3 SUMA DE RSISTENCIAS (1 +1 +1) 3I3 - 5 – 10 - 1I1 – 1I4 =0 -I1 + 3I3 – I4 = 5 MALLA SUMA 4I4 - 3 –4 2I2  – 1I3DE = 0RSISTENCIAS (2+1+1) -2I2 – I3 + 4I4 = 3

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UTILIZAREMOS METODO HORMER: 6I1 - 3I2 - I3 = 5 -3I1 + 7I2  – 2I4 = -23 -I1 + 3I3  – I4 = 5 -2I2 – I3 + 4I4 = 3 TENEMOS UN SISTEMA DE ECUACIONES 4x4

CONVERTIR VALORES EN 1

Figura 102: Ejercicio método Mallas Fuente. – Elaboración propia

Reemplazamos los valores y obtendremos los resultados de intensidad de corriente en cada malla. 1 0 0 0 : -1 0 1 0 0 : -4 0 0 1 0: 1 0 0 0 1 : -1 Entonces ya encontramos los valores de la intensidad de corriente en cada malla: I1 = -1 I2 = -4 I3 = 1 I4 = -1 Hallamos el voltaje en:

 =  ∗    = (1 1)()(1Ω 1Ω)) = 1 

Hallamos la potencia en

)(2Ω)) = 32    =  ∗  = (4)(2Ω

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Figura 103: Comprobación del ejercicio en el software Fuente. – Elaboración propia

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2.3.   TEMA 7: ANÁLISIS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS 2.3. 2.3.1.  Voltaje (diferencial de potencial) El voltaje es el valor de la fuerza electromotriz expresado en voltios, el voltio se define como la diferencia de potencial capaz de provocar una corriente de intensidad en un conductor cuya resistencia es de 1 Ω.  Esta magnitud se mide en dos puntos de un circuito el instrumento para medir dicha magnitud es el voltímetro. Su unidad de medida es el voltio. Matemáticamente podemos definir el voltaje como la cantidad de energía o trabajo utilizado para mover una carga eléctrica.

  =  

Donde:   V: Voltaje ( Voltio)   W: Energía utilizada, la unidad de energía es el Julio (J)   Q: carga eléctrica, la unidad de carga eléctrica es el coulomb (c) 





Ejemplo: Si 80 J de energía son utilizados para mover 80 C de carga, calcule la diferencia en potencial eléctrico. Datos: W= 80 J Q= 80 c V= ¿?

 =    =   2.3.2.  Medición del voltaje Procedimiento a seguir para medir voltajes: 1.  1.  Conecta la punta negra en COM y la roja en VΩHz.  

2.  2.  Comprueba que en el polímetro está seleccionada la corriente continua (DC). 3.  3.  Sitúa el selector (rueda) en la zona de medida de voltaje en corriente continua (V ) en el valor de 20V. Si al medir sale un 1 en la pantalla es que hay sobrecarga. Sube la escala.

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Figura 104: Ejercicio método Mallas Fuente. – Elaboración propia

4.  4.  Para medir una diferencia de potencial se sitúa el polímetro en paralelo con el componente que queremos medir.

Figura 105: Uso del multímetro para medir diferencial potencial Fuente. – tomado de www.edu.xunta.gal.voltaje_tensin_o_diferencia_de_potencial.html

5.  5.  La punta de prueba roja tiene que ir al por el positivo y la punta negra al negativo. Si la medida sale negativa es que están colocadas al revés.

Figura 106: Uso del multímetro para medir diferencial potencial Fuente. – tomado de www.edu.xunta.gal.voltaje_tensin_o_diferencia_de_potencial.html

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2.3.3.  Corriente (intensidad de corriente) Es la cantidad de carga eléctrica o de electrones que atraviesa la sección del conductor por una unidad de tiempo:

Figura 107: Valores para la corriente Fuente. – tomado de https://www.skillscommons.org/allowed=y

 =   

Donde:   I = intensidad de corriente y se mide en Amperios (A)   q = Es la carga que atraviesa el conductor y su unidad es el culombio (C)   t = Es el tiempo y se mide en segundos 





Ejemplo: Encuentre la corriente necesaria para cargar un dieléctrico de manera que acumule una carga de 40 c después de 8 segundos. Datos: I = ¿? T=8s Q= 40 c Fórmula:

Solución

 =      =  =   

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2.3.4.  Medición de la corriente La medición de la corriente que fluye por un circuito cerrado se realiza por medio de un amperímetro, conectado en serie en el propio circuito eléctrico. Para medir. ampere se emplea el "amperímetro".

Figura 108: Valores para la corriente Fuente. – tomado de http://www3.gobiernodecanarias.org/medusa/ecoblog/fsancac/2014/02/19/uso-del-polimetro

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Resumen 1.  1.  Para un diagnóstico adecuado de las magnitudes eléctricas es necesario la aplicación de los instrumentos de medición como son el multímetro y el amperímetro, con el primero podremos medir diferentes magnitudes eléctricas como el voltio, resistencia y frecuencia, mientras que con el segundo mediremos la capacidad de electrones que fluyen en un circuito. 2.  2.  Para un adecuado análisis de una red eléctrica aplicaremos dos métodos esenciales estos son: Nodos y Mallas. 3.  3.  El voltaje, es la fuerza con la que se desplaza el electrón, para la existencia de él se requiere de una fuerza electromotriz. 4.  4.  La intensidad de corriente es la cantidad de electrones que se desplazan por los conductores en un tiempo determinado.

Recursos

Pueden revisar los siguientes enlaces para ampliar los conceptos vistos en esta unidad:   o  o  o  o  o

https://www.youtube.com/watch?v=J5UnD38Xu-Q   https://www.youtube.com/watch?v=J5UnD38Xu-Q   https://www.youtube.com/watch?v=ZOQAq7hHR5s&feature=emb_logo   https://www.youtube.com/watch?v=ZOQAq7hHR5s&feature=emb_logo  https://www.youtube.com/watch?v=ImuVciAHQD0  https://www.youtube.com/watch?v=ImuVciAHQD0   http://prof.usb.ve/jmontene/pdf/Voltajes.pdf   https://www.mheducation.es/bcv/guide/capitulo/8448177894.pdf   https://www.mheducation.es/bcv/guide/capitulo/8448177894.pdf  

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UNIDAD 

SEMICONDUCTORES

3

LOGRO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE  Al término de la unidad, el alumno analiza y resuelve potencia en los circuitos eléctricos, identifica sus efectos térmicos. TEMARIO  3.1 Tema 8

: Tipos de semiconductores

3.1.1 : Extrínsecos 3.1.2 : Intrínsecos 3.2 Tema 9

: Diodos

3.2.1

:

Estructura y operación física (semiconductores)

3.2.2

:

3.2.3

:

3.2.4

:

Curvas características Tipos especiales de diodos (Zener, led, fotodetectores, diodo túnel) Análisis de circuitos con diodos (diversas (diversas configuraciones: rectificadores, limitadores, etc.)

3.3 Tema 10 3.3.1

: Transistores bipolares : Estructura física y modos de operación

3.3.2

:

El transistor NPN

3.3.3

:

El transistor PNP

3.3.4

:

Análisis en DC

3.3.5

:

El transistor como amplificador

3.3.6

:

Polarización del BJT

3.3.7

:

Configuraciones básicas de amplificadores a una sola etapa

3.4 Tema 11

: Transistores de efecto de campo

3.4.1

:

Estructura y operación física del MOSFET de enriquecimiento

3.4.2 3.4.3

: :

Circuitos con MOSFET en DC El MOSFET como amplificador

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3.4.4

:

Polarización en circuitos amplificadores MOS

3.4.5

:

Configuraciones básicas de amplificadores

3.4.6

:

El inversor lógico digital CMOS

ACTIVIDADES PROPUESTAS    Los alumnos identifican los tipos de semiconductores de acuerdo con su composición y características técnicas.



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3.1.   TEMA 8: TIPOS DE SEMICONDUCTORES 3.1. Los semiconductores son elementos que tienen una conductividad eléctrica inferior a la de un conductor metálico en tanto son superior a la de un buen aislante. El semiconductor más utilizado es el silicio, que es el elemento más abundante en la naturaleza, después del oxígeno. Otros semiconductores son el germanio y el selenio. Los átomos de silicio tienen su orbital externo incompleto con sólo cuatro electrones, denominados electrones de valencia. Estos átomos forman una red cristalina, en la que cada átomo comparte sus cuatro electrones de valencia con los cuatro átomos vecinos, formando enlaces covalentes. A temperatura ambiente, algunos electrones de valencia absorben suficiente energía calorífica para librarse del enlace covalente y moverse a través de la red cristalina, convirtiéndose en electrones libres. Si a estos electrones, que han roto el enlace covalente, se le somete al potencial eléctrico de una pila, se dirigen al polo positivo. Para mejorar las propiedades de los semiconductores, se le somete a un proceso de impurificación (llamado dopaje), consistente en introducir átomos de otros elementos con el fin de aumentar su conductividad. El semiconductor obtenido se denominará semiconductor extrínseco.

Figura 109: Partes de un átomo Fuente. – tomado de https://es.123rf.com/photo_76648569

Cuando un electrón libre abandona el átomo de un cristal de silicio, deja en la red cristalina un hueco, que con respecto a los electrones próximos tiene efectos similares a los que provocaría una carga positiva. Los huecos tienen la misma carga que el electrón, pero con signo positivo. El comportamiento eléctrico de un semiconductor se caracteriza por los siguientes fenómenos:   Los electrones libres son portadores de carga negativa y se dirigen hacia el polo positivo de la pila.   Los huecos son portadores de carga positiva y se dirigen hacia el polo negativo de la pila.   Al conectar una pila, circula una corriente eléctrica en el circuito cerrado, siendo constante en todo momento el número de electrones dentro del cristal de silicio. - Los huecos sólo existen en el seno del cristal semiconductor. Por el conductor exterior sólo circulan los electrones que dan lugar a la corriente eléctrica. 





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3.1.1.  Extrínsecos Son materiales semiconductores puros contaminados con impurezas en mínimas cantidades (una partícula entre un millón) a este proceso se le conoce como “Dopaje” . Según el dopaje que se realice al material existen dos tipos: Tipo N En este caso se contamina el material con átomos de valencia cinco, como son: Fosforo (P), Arsénico (AS) y Antimonio (SB). Al introducir se fuerza al quinto electrón de este átomo a vagar por el material semiconductor, pues no encuentra un lugar estable donde situarse, al conjunto de estos electrones se les llama electrones mayoritarios.

Figura 110: Moléculas tipo N Fuente. – tomado de https://es.123rf.com/photo_76648569

Semiconductor tipo N: Se emplean como impurezas elementos pentavalentes (con 5 electrones de valencia) como el Fósforo (P), el Arsénico (As) o el Antimonio (Sb). El donante aporta electrones en exceso, los cuales, al no encontrarse enlazados, se moverán fácilmente por la red cristalina aumentando su conductividad. De ese modo, el material tipo N se denomina también donador de electrones.

Figura 111: Partes de un átomo Fuente. – tomado de https://es.123rf.com/photo_76648569

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Tipo P Semiconductor tipo P : se emplean elementos trivalentes (3 electrones de valencia) como el Boro (B), Indio (In) o Galio (Ga) como dopantes. Puesto que no aportan los 4 electrones necesarios para establecer los 4 enlaces covalentes, en la red cristalina estos átomos presentarán un defecto de electrones (para formar los 4 enlaces covalentes). De esa manera se originan huecos que aceptan el paso de electrones que no pertenecen a la red cristalina. Así, al material tipo P también se le denomina donador de huecos (o aceptador de electrones).

Figura 112: Partes de un átomo Fuente. – tomado de https://es.123rf.com/photo_76648569

Resumen: Los semiconductores tipo N tienen exceso de portadores de carga negativos (electrones) y los semiconductores tipo P tienen exceso de portadores de carga positiva (huecos).

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3.1.2.  Intrínsecos Es un semiconductor puro. A temperatura ambiente se comporta como un aislante porque solo tiene unos pocos electrones libres y huecos debidos a la energía térmica. En un semiconductor intrínseco también hay flujos de electrones y huecos, aunque la corriente total resultante sea cero. Esto se debe a que por acción de la energía térmica se producen los electrones libres y los huecos por pares, por lo tanto, hay tantos electrones libres como huecos con lo que la corriente total es cero. Un material semiconductor hecho sólo de un único tipo de átomo, se denomina semiconductor intrínseco. Los más empleados son el germanio (Ge) y el silicio (Si); siendo este último el más empleado (por ser mucho más abundante y poder trabajar a temperaturas mayores que el germanio). Cada átomo de un semiconductor tiene 4 electrones en su órbita externa (electrones de valencia), que comparte con los átomos adyacentes formando 4 enlaces covalentes. De esta manera cada átomo posee 8 electrones en su capa más externa., formando una red cristalina, en la que la unión entre los electrones y sus átomos es muy fuerte. Por consiguiente, en dicha red, los electrones no se desplazan fácilmente, y el material en circunstancias normales se comporta como un aislante.

Figura 113: Estructura de un semiconductor intrínseco Fuente. - Tomado de https://es.123rf.com/photo_76648569

Sin embargo, al aumentar la temperatura, los electrones ganan energía, por lo que algunos pueden separarse del enlace e intervenir en la conducción eléctrica. De esta manera, la resistividad de un semiconductor disminuye con la temperatura (su conductividad aumenta). A temperatura ambiente, algunos electrones de valencia absorben suficiente energía calorífica para librarse del enlace covalente y moverse a través de la red cristalina, convirtiéndose en electrones libres. Si a estos electrones, se le somete al potencial eléctrico, como por ejemplo de una pila, se dirigen al polo

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positivo. Cuando un electrón libre abandona el átomo de un cristal de silicio, deja en la red cristalina un hueco, cuyo efecto es similar al que provocaría una carga positiva. Los electrones y los huecos reciben el nombre de portadores. La conducción eléctrica a través de un semiconductor es el resultado del movimiento de electrones (de carga negativa) y de los huecos (cargas positivas) en direcciones opuestas al conectarse a un generador. Si se somete el cristal a una diferencia de potencial se producen dos corrientes eléctricas: una debida al movimiento de los electrones libres de la estructura cristalina, y otra debida al desplazamiento de los electrones en la banda de valencia, que tenderán a saltar a los huecos próximos, originando una corriente de huecos. Los electrones libres se dirigen hacia el polo positivo de la pila (cátodo), mientras que los huecos pueden considerarse como portadores de carga positiva y se dirigen hacia el polo negativo de la pila, llamado ánodo (hay que considerar que por el conductor exterior sólo circulan los electrones que dan lugar a la corriente eléctrica; los huecos sólo existen en el seno del cristal semiconductor).

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3.2.   TEMA 9: DIODOS 3.2. Cuando un semiconductor dopado tipo P y un semiconductor dopado tipo N se ponen en contacto, se forma una unión P-N. Si realizamos un “buen” contacto eléctrico (denominado contacto óhmico) en cada zona, tenemos

un dispositivo electrónico llamado diodo de unión. Los diodos son dispositivos semiconductores que permiten hacer fluir la electricidad solo en un sentido. La flecha del símbolo del diodo muestra la dirección en la cual puede fluir la corriente. Los diodos son la versión eléctrica de la válvula o tubo de vacío y al principio los diodos fueron llamados realmente válvulas.

Figura 114: Diodo Fuente. – tomado de https://electromundo.pro/wp-content/uploads/2020/03/Diode-Symbol.jpg.webp

3.2.1.  Estructura y operación física (semiconductores) El diodo consiste fundamentalmente en la unión de dos piezas de cristal semiconductor compuestas por átomos de silicio puro, procesadas cada una de una forma diferente, de forma que una sea de tipo P (con carga positiva) y otra tipo N (con carga negativa). Para lograr esto, a las piezas se les añade algunas moléculas de otro elemento semiconductor, denominadas impurezas. Este proceso se denomina dopado. Al final del proceso se obtiene una pieza de cristal de silicio positiva (P) con faltante de electrones en su estructura at ómica (lo que produce la aparición de “huecos”) y otra pieza negativa (N) con exceso de electrones. Para finalizar el diodo, se añaden unos contactos a los extremos de la unión P-N que facilitarán la conexión al circuito donde vaya a ser utilizado. Por último, se les introduce en un encapsulado de cristal o resina sintética para proteger la unión.

Figura 115: Estructura del diodo Fuente. – tomado de https://electromundo.pro/wp-content/uploads/2020/03/Diode-Symbol.jpg.webp

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Unión P-N En circuito abierto

Figura 116: Estructura del diodo en un circuito abierto (polarización directa) Fuente. – tomado de http://mdgomez.webs.uvigo.es/DEI/Guias/tema4.pdf

UNIÓN P-N Polarizada inversa En sentido inverso Aumenta la zona de carga espacial. V pasa a ser Vo + VI. Se produce una corriente inversa debido a los portadores minoritarios y a los pares electrón-hueco creados en la zona de carga espacial. Esta corriente se denomina corriente inversa de saturación (Io).

Figura 117: Estructura del diodo en un circuito abierto (polarización inversa) Fuente. – tomado de http://mdgomez.webs.uvigo.es/DEI/Guias/tema4.pdf

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Figura 118: Estructura del diodo en un circuito o polarización inversa como protección en la fuente de inyectores Fuente. –propia

Polarización directa En sentido directo Disminuye la zona de carga espacial. V pasa a ser Vo - VD. Si VD ≥ Vo entonces se produce una corriente debida a los huecos que son “empujados” por el terminal positivo de VD hacia la zona N, y a los electrones que son “empujados” por el terminal negativo de VD hacia la zona

P.

Figura 119: Comportamiento del diodo en polarización directa Fuente. –propia

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3.2.2.  Curvas características Característica tensión-corriente Ecuación característica del diodo:

 ∗

 =  (  1) 

   se deduce de la ley de la unión   : Corriente inversa de saturación (constante a T constante)     η: constante. Su valor es aproximadamente 1 para el Germanio. En el caso del Silicio su valor es 2 para corrientes pequeñas y 1 para corrientes moderadas o grandes.   VT : Tensión equivalente de la temperatura VT = T/11.600 a temperatura ambiente (T=300 ºK) VT = 0’026 V.

 





Figura 120: Comportamiento del diodo en polarización directa Fuente Tomada de http://mdgomez.webs.uvigo.es/DEI/Guias/tema4.pdf

Tensión umbral (Vγ): tensión directa mínima para que se inicie la conducción. La corriente inversa I0

aumenta con la temperatura aproximadamente un 7% por ºC para el Si. La corriente inversa de saturación se duplica aproximadamente por cada 10 ºC de aumento de temperatura. Si I0 = I01 cuando T = T1, cuando la temperatura es T I0 viene dado por: IT I T 0 01 10 2 1 ( ) ( )/ =  − La Tensión equivalente de la temperatura VT también aumenta con la temperatura. Para mantener constante I con T => dV/dT ≈ -2’5 mv/ºC.

∗

Resistencia estática y dinámica de un diodo Resistencia estática (R) : R = V/I -> parámetro muy variable y poco útil Resistencia dinámica (r): r = dV/dI

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K es constante a temperatura constante. Para modelos de pequeña señal se puede suponer r constante Modelos del diodo a. a.   Diodo ideal

Figura 121: Comportamiento del diodo ideal Fuente Tomada de http://mdgomez.webs.uvigo.es/DEI/Guias/tema4.pdf

b. b.   Diodo real

Figura 122: Comportamiento del diodo real Fuente Tomada de http://mdgomez.webs.uvigo.es/DEI/Guias/tema4.pdf

Modelos intermedios: Rf = 0 o Rr = ∞ o Vγ = 0 o combinaciones.

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Capacidad de difusión En polarización directa si VD aumenta implica que aumenta la concentración de minoritarios en ambos lados, y entonces aumenta la carga almacenada Q produciéndose también en este caso un efecto capacitivo:

 ≡ Modelo de control de la carga de un diodo 

= 

∗ =    =  =    

τ: tiempo de vida medio de los portadores 

r: resistencia dinámica de la unión

 =    =    

En polarización directa si VD aumenta implica que aumenta la concentración de minoritarios en ambos lados, y entonces aumenta la carga almacenada Q produciéndose también en este caso un efecto capacitivo: CD (orden de µF) es mucho mayor que CT (puede llegar a nF)

Figura 123: Capacidad de difusión en el diodo Fuente Tomada de http://mdgomez.webs.uvigo.es/DEI/Guias/tema4.pdf

Tiempos de conmutación del diodo En polarización directa si VD aumenta implica que aumenta la concentración de minoritarios en ambos lados, y entonces aumenta la carga almacenada Q produciéndose también en este caso un efecto capacitivo: CD >> CT => Es mucho más importante el tiempo de recuperación al pasar de conducción directa a inversa que al revés.

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Figura 124: Tiempo de conmutación del diodo Fuente Tomada de http://mdgomez.webs.uvigo.es/DEI/Guias/tema4.pdf

3.2.3.  Tipos especiales de diodo (Zener, Led, foto detectores, diodo túnel) Diodo Zener

Figura 125: Diodo Zener Fuente Tomada de http://mdgomez.webs.uvigo.es/DEI/Guias/tema4.pdf

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Son diodos con suficiente capacidad de disipación para trabajar en la zona de conducción inversa. Se utilizan como estabilizadores de tensión.

Figura 126: Comportamiento del diodo Zener Fuente Tomada de http://mdgomez.webs.uvigo.es/DEI/Guias/tema4.pdf

Multiplicación por avalancha (creación por choque) Este mecanismo es el utilizado en diodos poco impurificados y que tienen una tensión Zener Vz mayor a 6 voltios. La zona de carga espacial es ancha. Tienen un coeficiente de temperatura positivo, es decir, con el aumento de la temperatura aumenta la tensión Zener. Ruptura Zener Este mecanismo es el que se produce en diodos muy impurificados y que tienen una tensión Zener Vz menor a 6 voltios. La zona de carga espacial es estrecha. Tienen un coeficiente de temperatura negativo, es decir, con el aumento de la temperatura disminuye la tensión Zener. Diodo de referencia de tensión a. a.   Tensiones de referencia inferiores a 2V

Figura 127: Referencia diodo Zener a 2V Fuente Tomada de http://mdgomez.webs.uvigo.es/DEI/Guias/tema4.pdf

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b. b.   Pequeño coeficiente de temperatura

Figura 128: Diodo Zener, coeficiente de temperatura Fuente Tomada de http://mdgomez.webs.uvigo.es/DEI/Guias/tema4.pdf

Zener (multiplicación por avalancha): coeficiente de temperatura positivo Diodo (en directa): coeficiente de temperatura negativo c. c.   Tensiones de referencia altas

Figura 129: Tensión de referencia alta en el diodo Zener Fuente Tomada de http://mdgomez.webs.uvigo.es/DEI/Guias/tema4.pdf

  Menor disipación que con un único Zener de Vz elevada.   Menor coeficiente de temperatura combinando los dos tipos de Zener.   Menor resistencia que con diodos en directa.

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Diodo led Un diodo Led es un diodo que además de permitir el paso de la corriente solo un sentido, en el sentido en el que la corriente pasa por el diodo, este emite luz, Los Diodos Leds tienen dos patillas de conexión una larga y otra corta. Para que pase la corriente y emita luz se debe conectar la patilla larga al polo positivo y la corta al negativo. En caso contrario la corriente no pasará y no emitirá luz.

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Figura 130: Diodo Led Fuente Tomada de http://mdgomez.webs.uvigo.es/DEI/Guias/tema4.pdf

Características diodo led          

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Uniones P-N polarizadas en sentido directo con elevada impurificación (Vγ ≈ 1 v.)  Materiales especiales para producir luz en la recombinación, como es el AsGa Se denominan diodos LED (Light Emitting Diode) Tensiones inversas bajas -> destrucción por sobretensión Corrientes reducidas (típicas de 10, 20 mA) -> destrucción por sobrecorriente

A continuación, se pueden ver dos montajes prácticos de este tipo de diodos:

Figura 131: Diodo Led montaje práctico Fuente Tomada de http://mdgomez.webs.uvigo.es/DEI/Guias/tema4.pdf

Partes de un diodo led

Figura 132: Componentes de un diodo Led Fuente Tomada de http://mdgomez.webs.uvigo.es/DEI/Guias/tema4.pdf

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Fotodetectores

Figura 133 : Proceso de transmisión con fotodetector Fuente Tomada de http://mdgomez.webs.uvigo.es/DEI/Guias/tema4.pdf

Figura 134: Fotodetector Fuente Tomada de https://www.tech-faq.com/wp-content/uploads/2011/01/Photodetector.jpg

Se llama fotodetectores a cualquier dispositivo que responde con una señal eléctrica frente al estímulo de una señal luminosa. Los fotodetectores se clasifican en dos grandes grupos: térmicos: La absorción de luz origina un aumento de temperatura que, a su   Fotodetectores térmicos: vez, da lugar a la variación de algún otro parámetro que origina la señal eléctrica. Dichos detectores responden a la cantidad total de energía luminosa que incide por unidad de tiempo (siempre que el material absorba todas las radiaciones con igual eficacia). 

  Fotodetectores fotónicos: fotónicos: La absorción de cada fotón da lugar a algún tipo de suceso cuántico que origina una señal eléctrica proporcional al número de fotones incidentes por unidad de tiempo, independientemente de su energía. Dado que la mayor parte de estos sucesos cuánticos tienen un umbral de energía E0, este tipo de detectores no responden



para longitudes de onda mayores que λ0=hν/E0. La expresión práctica sería: λ0(µm)=1.2398/E0(eV). 

Según el parámetro físico que varía como consecuencia del calentamiento del elemento sensible, existen varios tipos de detectores térmicos: Termopar:: El elemento sensible está en contacto con el extremo caliente de un termopar.   Termopar Bolómetro:: El elemento sensible es una capa conductora cuya resistencia varía con la   Bolómetro temperatura. 

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  Golay o detector neumático: neumático: El elemento sensible calienta un gas en un recinto y las variaciones de presión del gas originan el desplazamiento de una membrana. Dicho desplazamiento será proporcional al flujo luminoso.   Piroeléctricos Piroeléctricos:: El elemento sensible es un cristal ferroeléctrico cuyo calentamiento

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Hace variar su polarización espontánea provocando una pequeña corriente a través de una resistencia. Diodo de túnel Un diodo de túnel es un diodo de unión PN fuertemente dopado en el que la corriente eléctrica disminuye a medida que aumenta el voltaje. En el diodo de túnel, la corriente eléctrica es causada por "Túneles". El diodo de túnel se utiliza como un dispositivo de conmutación muy rápido en las computadoras. También se usa en osciladores y amplificadores de alta frecuencia. Símbolo de diodo de túnel

Figura 135: Fotodetector Fuente Tomada de https://www.tech-faq.com/wp-content/uploads/2011/01/Photodetector.jpg

El símbolo del circuito del diodo de túnel se muestra en la figura 135 En el diodo de túnel, el semiconductor de tipo p actúa como un ánodo y el semiconductor de tipo n actúa como un cátodo. Sabemos que un ánodo es un electrodo con carga positiva que atrae electrones, mientras que el cátodo es un electrodo con carga negativa que emite electrones. En el diodo de túnel, el semiconductor de tipo n emite o produce electrones, por lo que se conoce como el cátodo. Por otro lado, el semiconductor de tipo p atrae los electrones emitidos por el semiconductor de tipo n, por lo que el semiconductor de tipo p se conoce como el ánodo. Funcionamiento del diodo túnel a. a.   Diodo de túnel imparcial Cuando no se aplica voltaje al diodo de túnel, se dice que es un diodo de túnel imparcial. En el diodo de túnel, la banda de conducción del material de tipo n se superpone con la banda de valencia del material de tipo p debido al fuerte dopaje.

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Figura 136: Diodo túnel (parcial) Fuente Tomada de https://www.tech-faq.com/wp-content/uploads/2011/01/Photodetector.jpg

Debido a esta superposición, los electrones de la banda de conducción en el lado n y los agujeros de la banda de valencia en el lado P están casi al mismo nivel de energía. Entonces, cuando la temperatura aumenta, algunos electrones hacen un túnel desde la banda de conducción de la región n hasta la banda de valencia de la región P. De manera similar, los agujeros hacen un túnel desde la banda de valencia de la región p hasta la banda de conducción de la región N. Sin embargo, el flujo de corriente neto será cero porque un número igual de portadores de carga (electrones y agujeros libres) fluye en direcciones opuestas. b. b.   Pequeño voltaje aplicado al diodo del túnel Cuando se aplica un pequeño voltaje al diodo del túnel que es menor que el voltaje incorporado de la capa de agotamiento, no fluye corriente directa a través de la unión. Sin embargo, un pequeño número de electrones en la banda de conducción de la región n formará un túnel hacia los estados vacíos de la banda de valencia en la región p. Esto creará una pequeña corriente de túnel de polarización directa. Por lo tanto, la corriente del túnel comienza a fluir con una pequeña aplicación de voltaje.

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Figura 137: Voltaje mínimo aplicado el diodo túnel Fuente Tomada de https://www.tech-faq.com/wp-content/uploads/2011/01/Photodetector.jpg

c. c.   El voltaje aplicado aumenta ligeramente Cuando el voltaje aplicado al diodo del túnel aumenta ligeramente, se genera una gran cantidad de electrones libres en el lado n y agujeros en el lado p. Debido al aumento de voltaje, se incrementa la superposición de la banda de conducción y la banda de valencia.

Figura 138: El voltaje aplicado aumenta ligeramente Fuente Tomada de https://www.tech-faq.com/wp-content/uploads/2011/01/Photodetector.jpg

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El nivel de energía de una banda de conducción del lado n se vuelve exactamente igual al nivel de energía de una banda de valencia del lado p. Como resultado, la corriente máxima del túnel fluye. d. d.   El voltaje aplicado aumenta aún más Si el voltaje aplicado aumenta aún más, se produce una ligera desalineación de la banda de conducción y la banda de valencia.

Figura 139: aumente el voltaje aplicado Fuente Tomada de https://www.tech-faq.com/wp-content/uploads/2011/01/Photodetector.jpg

Dado que la banda de conducción del material de tipo N y la banda de valencia del material de tipo P se solapan. Los electrones hacen un túnel desde la banda de conducción de la región N a la banda de valencia de la región P y causan un pequeño flujo de corriente. Por lo tanto, la corriente de túnel comienza a disminuir.   e. El voltaje aplicado aumenta en gran medida Si el voltaje aplicado aumenta en gran medida, la corriente de túnel cae a cero. En este punto, la banda de conducción y la banda de valencia ya no se superponen y el diodo de túnel funciona de la misma manera que un diodo de unión P-N normal.

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La corriente del túnel comienza a disminuir

Figura 140: corriente del túnel disminuye Fuente Tomada de https://www.tech-faq.com/wp-content/uploads/2011/01/Photodetector.jpg

Si este voltaje aplicado es mayor que el potencial incorporado de la capa de agotamiento, la corriente directa regular comienza a fluir a través del diodo del túnel. La parte de la curva en la que la corriente disminuye a medida que aumenta el voltaje es la región de resistencia negativa del diodo del túnel. La región de resistencia negativa es la característica más importante y más ampliamente utilizada del diodo de túnel. Un diodo de túnel que opera en la región de resistencia negativa puede usarse como un amplificador o un oscilador. Ventajas de los diodos de túnel        

   

Larga vida. Operación de alta velocidad. Ruido bajo. Bajo consumo de energía.

Desventajas de los diodos de túnel   Los diodos de túnel no pueden fabricarse en grandes cantidades.   Al ser un dispositivo de dos terminales, la entrada y la salida no están aisladas entre sí.

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Aplicaciones de diodos de túnel        

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Los diodos de túnel se utilizan como dispositivos de almacenamiento de memoria lógica. Los diodos de túnel se utilizan en circuitos de oscilación de relajación. El diodo de túnel se usa como un interruptor de ultra alta velocidad. Los diodos de túnel se utilizan en receptores FM.

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3.2.4.  Análisis de circuitos con diodos (diversas configuraciones: rectificadores, limitadores, etc.) Circuito diodo rectificador Un Circuito Rectificador es un circuito que permite obtener una tensión continua a partir de una tensión alterna. Estos circuitos rectificadores se utilizan en la práctica totalidad de los dispositivos electrónicos que se conectan a la red eléctrica y convierten la tensión alterna de alimentación, generalmente 220V, en tensión continua (3V, 6V, 12V, 10V, etc.) El objetivo de la práctica será el analizar diferentes configuraciones de circuitos rectificadores con diodos, medir las diferentes formas de onda que se obtienen en el proceso de rectificación, y finalmente, evaluar el comportamiento de las diferentes configuraciones en función de los parámetros de calidad que se definan. Circuitos rectificadores Circuito rectificador de media onda La tensión rectificada Vs a la salida del circuito rectificador estará determinada por la característica del diodo. Utilizando el modelo circuital del diodo puede obtenerse una aproximación de la tensión rectificada a la salida del circuito rectificador Vs. Dicho modelo establece que el diodo conduce cuando está polarizado en directa con una tensión mayor que la tensión umbral Vs y está cortado cuando está polarizado con una tensión menor que la tensión umbral. La tensión alterna de entrada es rectificada por el diodo eliminando a la salida los semiciclos de tensión negativa, y obteniendo a la salida del circuito rectificador una forma de onda de tensión Vs. Muestra las formas de onda del circuito rectificador de media onda. Puede observarse que la salida es distinta de 0 en los semiciclos positivos de la señal Ve. La señal de salida se caracteriza por tener una componente continua u offset mayor que cero y que puede calcularse mediante la expresión de la Ecuación.

Los semiciclos positivos de la tensión alterna Ve y la tensión rectificada Vs no coinciden exactamente debido a que el diodo necesita una pequeña polarización directa igual a V para comenzar a conducir. Estas diferencias se calculan analíticamente.

A partir de las especificaciones técnicas del diodo y se presentan en la Ecuación , donde As es la amplitud de la tensión rectificada a la salida del circuito Vs y Ae la de la señal de entrada.

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  Circuito rectificador de onda completa.   Circuitos rectificadores con condensador.   Circuito regulador con diodo Zener.

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Figura 141: Fotodetector Fuente Tomada de https://www.tech-faq.com/wp-content/uploads/2011/01/Photodetector.jpg

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3.3.   TEMA 10: TRANSISTORES BIPOLARES 3.3. Cuando al transistor se le aplica una polarización adecuada, funciona en corte y saturación, podemos controlar una corriente grande con una pequeña, etc. Pero nada de esto tiene valor si no convertimos el cristal semiconductor, NPN o PNP, en un componente electrónico. Debido a la extrema pequeñez de los cristales, es necesario recubrirlos de una protección, llamada cápsula, y, sobre todo, conectarles una serie de conductores, llamados pines o patillas, para comunicarlos con los demás componentes electrónicos y formar los circuitos.

Figura 142: Representación del transistor http://profesores.sanvalero.net/~arnadillo/Documentos/Apuntes/Analogica/UD7_El%20transistor/UD7.%20El%20Transistor.pdf

3.3.1.  Estructura física y modos de operación El transistor bipolar es un dispositivo de tres terminales -emisor, colector y base-, dependiendo a su fabricación, puede ser de dos tipos: NPN y PNP. La forma de distinguir un transistor de tipo NPN de un PNP es observando la flecha del terminal de emisor. En un NPN esta flecha apunta hacia fuera del transistor; en un PNP la flecha apunta hacia dentro. Además, en funcionamiento normal, dicha flecha indica el sentido de la corriente que circula por el emisor del transistor.

Figura 143: Fotodetector Fuente. - Tomada de https://www.tech-faq.com/wp-content/uploads/2011/01/Photodetector.jpg

Estructura física El transistor bipolar es un dispositivo formado por tres regiones semiconductoras, entre las cuales se forman unas uniones (uniones PN).

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Figura 144: Fotodetector Fuente. - Tomada de https://www.tech-faq.com/wp-content/uploads/2011/01/Photodetector.jpg

El transistor bipolar. Siempre se ha de cumplir que el dopaje de las regiones sea alterno, es decir, si el emisor es tipo P, entonces la base será tipo N y el colector tipo P. Esta estructura da lugar a un transistor bipolar tipo PNP. Si el emisor es tipo N, entonces la base será P y el colector N, dando lugar a un transistor bipolar tipo NPN. El transistor se fabrica sobre un substrato de silicio, en el cual se difunden impurezas, de forma que se obtengan las tres regiones antes mencionadas.   El emisor ha de ser una región muy dopada (de ahí la indicación p+). Cuanto más dopaje tenga el emisor, mayor cantidad de portadores podrá aportar a la corriente.   La base ha de ser muy estrecha y poco dopada, para que tenga lugar poca recombinación en la misma, y prácticamente toda la corriente que proviene de emisor pase a colector, como veremos más adelante. Además, si la base no es estrecha, el dispositivo puede no comportarse como un transistor, y trabajar como si de dos diodos en oposición se tratase.   El colector ha de ser una zona menos dopada que el emisor. Las características de esta región tienen que ver con la recombinación de los portadores que provienen del emisor. 





El transistor es un componente que basa su funcionamiento, al igual que el diodo, en los cristales semiconductores P y N, aunque para ser más exactos, emplea tres y no dos. Según las combinaciones que podemos conseguir tenemos dos configuraciones básicas: PNP y NPN, según cómo coloquemos los cristales. Polarización de un transistor

Figura 145: configuraciones básicas para un diodo Fuente. - Tomada de https://www.tech-faq.com/wp-content/uploads/2011/01/Photodetector.jpg

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La unión Emisor – Base debe estar directamente polarizada, y la unión colector base inversamente.

3.3.2.  El transistor NPN Polarización directa de la unión emisor de un transistor NPN El polo positivo se conecta con la base y el negativo con el emisor, consiguiendo el mismo efecto que si de un diodo se tratara.

Figura 146. Polarización directa de la unión emisor-base de un transistor NPN Fuente. – Tomado de http://profesores.sanvalero.net/~arnadillo/Documentos/Apuntes/Analogica/UD7_El%20transistor/UD7.%20El%20Transistor.pdf

Polarización inversa de la unión colector de un transistor NPN Se conecta el polo negativo a la base (tipo P) del transistor, y el positivo al colector (tipo N).

Figura 147. Polarización inversa de la unión emisor-base de un transistor NPN Fuente. – Tomado de http://profesores.sanvalero.net/~arnadillo/Documentos/Apuntes/Analogica/UD7_El%20transistor/UD7.%20El%20Transistor.pdf

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Los electrones del colector son atraídos por el polo positivo de la fuente Vcc, mientras que el polo negativo inyecta electrones en la base. Por esto la barrera de potencial de la unión aumenta hasta que su valor se hace igual a la tensión de la fuente, impidiendo cualquier circulación de corriente a su través, excepto la corriente inversa de saturación (corriente de fuga).

3.3.3.  El transistor PNP Polarización inversa de la unión colector de un transistor PNP Positivo a la base y el negativo al colector, por lo que este último inyecta electrones en el colector (P) y el polo positivo atrae electrones a la base (N). Únicamente tenemos la corriente inversa de saturación.

Figura 148. Polarización inversa de la unión colector de un transistor PNP Fuente. – Tomado de http://profesores.sanvalero.net/~arnadillo/Documentos/Apuntes/Analogica/UD7_El%20transistor/UD7.%20El%20Transistor.pdf

Polarización directa de la unión emisor de un transistor PNP El polo positivo se encuentra conectado al emisor y el negativo a la base. En este caso el movimiento de electrones se produce de base a emisor. (Convencionalmente de emisor a base).

Figura 149. Polarización directa de la unión emisor-base de un transistor PNP Fuente. – Tomado de http://profesores.sanvalero.net

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Polarización directa de la unión emisor de un transistor PNP El polo positivo se encuentra conectado al emisor y el negativo a la base. En este caso el movimiento de electrones se produce de base a emisor. (Convencionalmente de emisor a base).

Figura 150. Polarización directa de la unión emisor-base de un transistor PNP Fuente. – Tomado de http://profesores.sanvalero.net

3.3.4.  Análisis en DC El circuito más utilizado para los transistores es el siguiente:

Figura 151. Polarización de un transistor Fuente. – Tomado de http://profesores.sanvalero.net

Cuando el circuito entra en funcionamiento en todo momento debe cumplirse la ecuación siguiente, aplicando la ley de Ohm.

Vcc = VRc  Vce Si VRc = Rc

Ic tenemo tenemoss que: que: Vcc = Rc · Ic  Vce IES CIBERTEC S.A.C.

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Como sabemos que la corriente de colector Ic depende de la de base y también Vcc es constante, cuando aumente la Ib, lo hará Ic y por consiguiente la tensión en Rc (VRc), en detrimento de la Vce, que disminuirá. En caso contrario, bajará Ib, Ic, y VRc, aumentando Vce.

3.3.5.  El transistor como amplificador Para el análisis de un amplificador se dividirá realizar en partes, la parte continua de la alterna, para luego aplicar el teorema de superposición. En un amplificador hay parámetros importantes como son las impedancias de entrada y salida. Así como las ganancias de corriente y tensión. Generalmente un circuito amplificador incluye condensadores para que dejen pasar la corriente alterna e impidan el paso de la corriente continua. La señal de entrada se aplica en la base y la salida se toma en el colector.

Figura 152: Amplificador en emisor común auto polarizado Fuente. – Tomado de http://myelectronic.mipropia.com/

Los transistores como amplificadores se debe considerar el circuito como independientes, uno para alterna y otro para continua. Luego se magnitud aplica el teorema de superposición que consta básicamente en sumar las respuestas de cualquier en cualquier punto en el mismo instante. El circuito equivalente para alterna se obtiene cortocircuitando la alimentación y considerar a los condensadores como cortocircuito.

Figura 153: Circuito equivalente para señal alterna Fuente. – Tomado de http://myelectronic.mipropia.com/CICLO_2/M09_03_EL_TRANSISTOR_COMO.PDF de http://myelectronic.mipropia.com/CICLO_2/M09_03_EL_TRANSISTOR_COMO.PDF

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El circuito equivalente de corriente continua, se ha cortocircuitado el generador de señal y se consideran a los condensadores como circuitos abiertos.

Figura 154:. Circuito equivalente para continua gura 109: Fotodetector Fuente. - Tomada de https://www.tech-faq.com/wp-content/uploads/2011/01/Photodetector.jpg

Las características de cualquier amplificador vienen dadas por los siguientes parámetros:   Ganancia de tensión      Ganancia de corriente      Impedancia de entrada      Impedancia de salida    









    

Circuito equivalente del transistor para señal alterna.

Figura 155 Circuito equivalente Fuente. - Tomada de https://www.tech-faq.com/wp-content/uploads/2011/01/Photodetector.jpg

El valor de esa resistencia denominada Dinámica es :

 = ∆ =   

∆



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Al no ser constante se suele tomar :

 = 25  3.3.6.  Polarización del BJT En la polarización del BJT (Bipolar Junction Transistor) se debe de aplicar las tensiones adecuadas a las uniones de emisor-base y colector -base que permitan situar al transistor en la región de funcionamiento adecuada a la aplicación que se requiere, en ausencia de la señal de entrada. Si la aplicación que se persigue es la utilización del transistor como amplificador, situaremos el punto de trabajo en aquella zona dónde tenga un comportamiento más o menos lineal. Como ya se ha visto en la curva de puntos característicos del transistor, este comportamiento se puede apreciar en la zona activa.

Figura 156.Polarizacion BJT Fuente. - Tomada de https://www.tech-faq.com/wp-content/uploads/2011/01/Photodetector.jpg

Circuito de polarización de base (polarización fija) Sentidos de las corrientes y tensiones en el circuito de polarización fija trabajando en la zona activa.

Figura 157: Sentidos de las corrientes Fuente. - Tomada de https://www.tech-faq.com/wp-content/uploads/2011/01/Photodetector.jpg

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Circuito de polarización por divisor de tensión El motivo de su utilización es la mejora que se obtiene en la estabilidad del punto de polarización. La razón física de esta mejora también se encuentra en la resistencia de emisor RE. Si IC tiende a aumentar como consecuencia del aumento de la β del transistor, se produce un aumento de la caída

de tensión en la RE, y por tanto una disminución de la tensión en la unión emisor-base. Al disminuir VBE, si tenemos en cuenta las características de entrada en la configuración de emisor común, disminuye IB, por lo tanto, IC aumentará menos de lo que lo haría de no haberse instalado la resistencia RE.

Figura 158. Circuito de polarización por divisor de tensión: (a) sentidos de las corrientes y tensiones trabajando en la zona activa. (b) Puntos de referencia para realizar la simplificación mediante el teorema de Thévenin. (c)Circuito resultante.

Figura 159. Polarización a la base Fuente. - Tomada de https://www.tech-faq.com/wp-content/uploads/2011/01/Photodetector.jpg

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Figura 153. Polarización a la base Fuente. - Tomada de https://www.tech-faq.com/wp-content/uploads/2011/01/Photodetector.jpg

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Figura 154. Polarización del emisor con dos diferentes fuentes de tensión Fuente. - Tomada de https://www.tech-faq.com/wp-content/uploads/2011/01/Photodetector.jpg

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3.3.7.  Configuraciones básicas de amplificadores a una sola etapa Lazo cerrado (ganancia controlada) Un amplificador operacional o opamp en ganancia controlada, considera una retroalimentación de la salida respecto a la entrada. Las dos configuraciones más básicas son la del inversor y no inversor. Configuración de un amplificador en modo no inversor La entrada a amplificar ingresa directamente al puerto de voltaje E1 o «+». La entrada E2 o «-» está conectada con una retroalimentación de la salida en donde el voltaje se divide a través de las resistencias R1 y R2. La ganancia de voltaje de esta configuración depende de estas resistencias. La siguiente expresión define la ganancia.

En donde la ganancia la multiplicamos por el voltaje de entrada y tenemos el voltaje de salida.

Amplificador operacional en modo no-inversor

Resolviendo para el caso del ejemplo tenemos que:

Configuración amplificadora operacional Op-amp en modo inversor La entrada a amplificar entra a través de la retroalimentación de la entrada E2 o «-«. La entrada E1 o «+» se pone a tierra o GND. La ganancia de voltaje de esta configuración depende de la relación de R2 y R1. La siguiente expresión define la ganancia.

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Donde la ganancia se multiplica por el voltaje de entrada y tenemos el voltaje de salida.

Figura 155. Configuraciones del amplificador Fuente. - Tomada de https://www.tech-faq.com/wp-content/uploads/2011/01/Photodetector.jpg

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3.4.   TEMA 11: TRANSISTORES DE EFECTO DE CAMPO 3.4. Los transistores de efecto de campo o FET se denominan así porque durante su funcionamiento la señal de entrada crea un campo eléctrico que controla el paso de la corriente a través del dispositivo. Estos transistores también se denominan unipolares para distinguirlos de los transistores bipolares de unión y para descartar el hecho de que solo un tipo de portadores  –  electrones o huecos – intervienen en su funcionamiento. Su funcionamiento se basa en el control del paso de la corriente por el campo aplicado a la puerta, constituida por una o varias Uniones P-N polarizadas en inverso. Los transistores de efecto de campo de unión metal  –  semiconductor (MESFET), tiene un funcionamiento muy similar el JFET (transistores de efecto campo unión), pero en ellos el control del flujo de corriente se realiza por una unión metal-semiconductor de tipo schottky. El transistor MOSFET (metal-oxido-semiconductor), de desarrollo más reciente, en los que en control de la corriente a través del semiconductor por una capa aislante (normalmente, oxido de silicio), este transistor se utiliza preferentemente en la electrónica digital, en comparación con los transistores bipolares, los FET presentan una impedancia de entrada muy elevada y además consumen muy poca potencia, por lo que su uso se ha extendido sobre toto en los circuitos integrados.

3.4.1.  Estructura y operación física del MOSFET de enriquecimiento La principal ventaja del transistor MOSFET es que utiliza baja potencia para llevar a cabo su propósito y la disipación de la energía en términos de pérdida es muy pequeña, lo que hace que sea un componente importante en los modernos ordenadores y dispositivos electrónicos como los teléfonos celulares, relojes digitales, pequeños juguetes de robot y calculadoras.

Figura 156. Configuraciones del Mosfet tipo N Y P Fuente. - Tomada de https://www.tech-faq.com/wp-content/uploads/2011/01/Photodetector.jpg

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Figura 157. Estructura del transistor Fuente. - Tomada de https://www.tech-faq.com/wp-content/uploads/2011/01/Photodetector.jpg

Los MOSFET se construyen sobre un semiconductor (tipo N o P) que se llama sustrato. Sobre este semiconductor se funden el sumidero y el drenaje (entrada y salida) que es un semiconductor contrario al semiconductor usado para el sustrato. Recubriendo este bloque se coloca una capa de óxido metálico aislante que hace de dieléctrico o aislante entre la fuente y el sumidero. Por encima de este óxido se coloca una placa de metal conductor. El óxido con el metal forma la tercera patilla o borne de conexión llamada puerta o gate G (en inglés). Tenemos 4 partes, pero solo 3 patillas, ya que el sustrato está unido siempre a la puerta (gate), formando una única patilla del transistor.   S y D = semiconductor/es. A un lado está la patilla llamada sumidero o fuente (S). Al otro lado la patilla llamada Drenaje (D), drenador o salida. Entre estos dos terminales pasa la corriente cuando activamos G por medio de tensión. La corriente cuando se activa el transistor entra por S y sale por D, siempre que G tenga una tensión mínima, llamada 

tensión Umbral o threshold = Vth.   G = puerta o gate. La parte de arriba es un metal conductor y la de abajo el óxido.

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  P = capa de semiconductor base o sustrato contrario al semiconductor de S y D.

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Estructura del MOSFET tipo enriquecimiento canal n (n-channel enhancement type mosfet) Se fabrica sobre un sustrato tipo (Body, B). Se difunden dos regiones n+, altamente dopadas: Source y Drain.

 )

Se hace crecer una cada fina (entre 2nm y 5nm) de dióxido de silicio (  , que es un aislante, cubriendo el área entre Source y Drain, la cual, al depositarse metal sobre ella, define al terminal Gate (G).

Se deposita metal para crear los otros tres terminales (S), (D) y (B).

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Figura 158. Estructura del Mosfet Fuente. - Tomada de https://www.tech-faq.com/wp-content/uploads/2011/01/Photodetector.jpg

3.4.2.  Circuitos con MOSFET en DC El circuito de polarización del divisor de voltaje universal es una técnica de polarización popular utilizada para establecer una condición de funcionamiento de CC deseada de los amplificadores de transistores bipolares, así como de los amplificadores mosfet. La ventaja de la red de polarización del divisor de voltaje es que el MOSFET, o incluso un transistor bipolar, puede ser polarizado a partir de un solo suministro de CC. Pero primero tenemos que saber dónde influir la puerta de nuestro amplificador mosfet. Un dispositivo mosfet tiene tres regiones de operación diferentes. Estas regiones se denominan región Ohmio / Triodo , región Saturación / Lineal y punto de pinzamiento . Para que un mosfet funcione como un amplificador lineal, necesitamos establecer un punto de operación quiescente bien definido, o Q-point, por lo que debe estar predispuesto a operar en su región de saturación. El punto Q para el mosfet está representado por los valores DC, I D y V GS que posicionan el punto operativo centralmente en la curva de características de salida mosfets. Como hemos visto anteriormente, la región de saturación comienza cuando V GS está por encima del nivel umbral V TH . Por lo tanto, si aplicamos una pequeña señal de CA que se superpone a esta polarización de CC en la entrada de la puerta, entonces el MOSFET actuará como un amplificador lineal.

Figura 159. Estructura del Mosfet Fuente . - Tomada de https://www.tech-faq.com/wp-content/uploads/2011/01/Photodetector.jpg

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3.4.3.  El MOSFET como amplificador

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3.4.4.  Polarización en circuitos amplificadores MOS

Figura 160. Configuraciones del amplificador Fuente. - Tomada de https://www.tech-faq.com/wp-content/uploads/2011/01/Photodetector.jpg

Sin voltaje en Gate, entre Drain y Source hay dos diodos entre espaldas, no hay circulación de corriente, aunque se aplique voltaje entre Drain y Source. La resistencia es el orden de   

10 Ω

Figura 161 Configuraciones del amplificador Fuente. - Tomada de https://www.tech-faq.com/wp-content/uploads/2011/01/Photodetector.jpg

Se aplica voltaje entre Drain y Source: Los Huecos de la región P son repelidos hacia abajo, quedando una región de vaciamiento, dejando al descubierto iones aceptores. El voltaje de Gate positivo atrae electrones de la región n+, creando un canal tipo n.

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Figura 162. Componentes del transitar Fuente Tomada de https://www.tech-faq.com/wp-content/uploads/2011/01/Photodetector.jpg

Canal tipo n: Se crea invirtiendo la capa superior del sustrato de tipo p a tipo n. se llama también capa de inversión.

Figura 163. Canal tipo n Fuente. - Tomada de https://www.tech-faq.com/wp-content/uploads/2011/01/Photodetector.jpg

Voltaje de umbral ( threshold) V_th: Voltaje V_GS para el cual se forma el canal. Su valor controla durante la fabricación (0,5 a 1 o 2 V) El campo eléctrico, el terminal Gate y la región del canal forman un condensador, con la capa de oxido como dieléctrico. Existe carga positiva en el Gate y carga negativa en el canal por lo que se desarrolla un campo eléctrico vertical. Este es el campo eléctrico que controla la cantidad de carga en el canal determinan la conductividad del canal y por lo tanto determina la corriente que circulara por el canal cuando se aplique voltaje entre Drain y Source. Es en definitiva el campo eléctrico que da su nombre a los transistores de efecto de campo, FETs.

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Figura 164. . Es en definitiva el campo eléctrico que da su nombre a los transistores de efecto de campo Fuente Tomada de https://www.tech-faq.com/wp-content/uploads/2011/01/Photodetector.jpg

Voltaje VDS pequeño: pequeño: Cuando VGS es mayor que Vth y se aplica un voltaje de pequeña magnitud (50 mV) entre Drain y Source, los electrones circulan de Source a Drain, por lo tanto, la corriente va de Drain a Source:   La magnitud de la corriente depende de la densidad de electrones en el canal, que depende de VGS.   La conductancia del canal es proporcional al voltaje VGS- Vth.   La corriente iD es proporcional al voltaje VGS - Vth y al voltaje VDS.   El dispositivo opera como una resistencia cuyo valor está controlado por VGS. Debido a la estructura ID = IS. 

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Figura 165: El dispositivo opera como una resistencia cuyo valor está controlado por VGS Fuente. - Tomada de https://www.tech-faq.com/wp-content/uploads/2011/01/Photodetector.jpg

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Funcionamiento al aumentar VDS En el lado S el voltaje es VGS. En el lado D, el voltaje VDS está dado por VDS = VGS  – VGD Al ir aumentando VDS, VGD va disminuyendo: El canal se estrecha del lado de Drain. Drain.

Figura 166: Funcionamiento al aumentar su voltaje Fuente. - Tomada de https://www.tech-faq.com/wp-content/uploads/2011/01/Photodetector.jpg

       

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Cuando VGS - VDS = Vth, el canal prácticamente desaparece. Este fenómeno se identifica como pinch-off. El valor de VDS para el que ocurre este fenómeno se denomina VDSsat. VDSsat depende del valor de VGS existente:

Figura 167: VDSsat depende del valor de VGS existente Fuente. - Tomada de https://www.tech-faq.com/wp-content/uploads/2011/01/Photodetector.jpg

Al aumentar más VDS manteniendo VGS constante, la corriente ID no aumenta y el dispositivo entra en la zona de saturación.

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Figura 168: La corriente ID no aumenta y el dispositivo entra en la zona de saturación. Fuente. - Tomada de https://www.tech-faq.com/wp-content/uploads/2011/01/Photodetector.jpg

Curvas características de un MOSFET canal n de enriquecimiento.

Figura 169: Características del MOSFET Fuente. - Tomada de http://www.labc.usb.ve/paginas/mgimenez/EC1113/Contenido/clase17.pdf

3.4.5.  Configuraciones básicas de amplificadores El Amplificador Operacional que también recibe el nombre de Op-Amp, es un circuito integrado. Tiene como principal función amplificar el voltaje con una entrada de tipo diferencial para tener una salida amplificada y con referencia a tierra. Características   Resistencia de entrada infinita.   Resistencia de salida nula.   Ganancia de tensión infinita.   Respuesta de frecuencia infinita.   Insensibilidad a la temperatura. 

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El amplificador diferencial es un circuito cuya tensión CC diferencial de salida (Vcd) es igual a la tensión CC diferencial de entrada (Vid) multiplicada por un factor de ganancia (A).

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Figura 170: Amplificador operacional Fuente propia

Configuraciones básicas de amplificadores

Figura 171: Configuración de los amplificadores Fuente. - Tomada de http://www.labc.usb.ve/paginas/mgimenez/EC1113/

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3.4.6.  El inversor lógico digital CMOS Tecnología CMOS: Lógica MOS Complementaria. Esta tecnología, hace uso básicamente de transistores de efecto de campo NMOS Y PMOS. En la familia lógica MOS Complementaria, CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor), el término complementario se refiere a la utilización de dos tipos de transistores en el circuito de salida, en una configuración similar a la tótem-pole de la familia TTL. Se usan conjuntamente MOSFET (MOS Field-Effect transistor, transistor de efecto campo MOS) de canal n (NMOS) y de canal p (PMOS ) en el mismo circuito, para obtener varias ventajas sobre las familias P-MOS y NMOS. La tecnología CMOS es ahora la dominante debido a que es más rápida y consume aún menos potencia que las otras familias MOS. Estas ventajas son opacadas un poco por la elevada complejidad del proceso de fabricación del CI (CIRCUITOS INTEGRADOS) y una menor densidad de integración. De este modo, los CMOS todavía no pueden competir con MOS en aplicaciones que requieren lo último en LSI. La lógica CMOS ha emprendido un crecimiento constante en el área de la MSI, principalmente a expensas de la TTL, con la que compite directamente. El proceso de fabricación de CMOS es más simple que el TTL y tiene una mayor densidad de integración, lo que permite que se tengan más circuitos en un área determinada de sustrato y reduce el costo por función. La gran ventaja de los CMOS es que utilizan solamente una fracción de la potencia que se necesita para la serie TTL de baja potencia (74L00), adaptándose de una forma ideal a aplicaciones que utilizan la potencia de una batería o con soporte en una batería. El inconveniente de la familia CMOS es que es más lenta que la familia TTL, aunque la nueva serie CMOS de alta velocidad “HCMOS” (SERIES HC y HCT), que vio la luz en 1983, puede competir con las series bipolares avanzadas en cuanto a velocidad y disponibilidad de corriente, y con un consumo menor, con las series 74 y 74LS. Inversores CMOS Consta en distintos dispositivos MOS interconectados para formar funciones lógicas. Los circuitos CMO combinan transistores PMOS Y NMOS, cuyos símbolos más comunes son:

Figura 172: MOS Comunes Fuente propia

El INVERSOR CMOS tiene dos MOSFET en serie de modo que, el dispositivo con canales P tiene su fuente conectada a + VDD (un voltaje positivo) y el dispositivo de canales N tiene su fuente conectada a masa. Las compuertas de los dos dispositivos se interconectan con una entrada común. Los drenajes de los dos dispositivos se interconectan con la salida común.

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Figura 173: Inversor CMOS Fuente. - Tomada de http://www.labc.usb.ve/paginas/mgimenez/EC1113/

Compuerta NAND CMOS Una compuerta NAND formada por la adición de un MOSFET de canales P en paralelo y un MOSFET de canales N en serie al INVERSOR básico.

Figura 174: Esquema de la compuerta NAND CMOS Fuente. - Tomada de http://www.labc.usb.ve/paginas/mgimenez/EC1113/

Para analizar este circuito conviene recordar que una entrada de 0 V enciende el P-MOSPET y apaga el N-MOSFET correspondientes, y viceversa para una entrada +VDD. Cuando ambas entradas (A1 y B1) están en nivel alto (+VDD), hacen que los transistores QP1 y QP2 entren en corte y se encienden ambos N-MOSFET (transistores QN1 y QN2), con lo cual ofrece una baja resistencia de la terminal de salida a tierra (la salida pasa a bajo (0) a través de QN1 y QN2). En todas las otras condiciones de entrada, de cuando menos un P-MOSFET estará encendido en tanto que al menos un N-MOSFET estará apagado. Esto produce una salida ALTA (a través de QP1 y QP2 ). Las entradas no usadas de una compuerta CMOS no se pueden dejar abiertas, porque la salida resulta ambigua. Cuando sobra alguna entrada de una compuerta CMOS se debe conectar a otra entrada o a uno de los dos

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terminales de alimentación. Esto también es válido para circuitos secuenciales y demás circuitos CMOS, como, por ejemplo, contadores, Flip-Flops, etc. Compuerta NOR CMOS Una compuerta NOR CMOS se forma agregando un P-MOSFET en serie y un N-MOSFET en paralelo al inversor básico.

Figura 175: Esquema de la compuerta NOR CMOS Fuente Tomada de de http://www.labc.usb.ve/paginas/mgimenez/  http://www.labc.usb.ve/paginas/mgimenez/

Este circuito se puede analizar entendiendo que un estado BAJO en cualquier entrada enciende PMOSFET (QP1 y QP2 entran a conducción) y apaga el N-MOSFET (QN1 y QN2 entran a corte) correspondiente. La salida pasa a alto (1) a través de QP1 y QP2. Las entradas en un estado ALTO, hacen que los transistores QP1 y QP2 entren en corte y ambos transistores QN1 y QN2 en conducción (la salida pasa a bajo (0) a través de QN1 y QN2). En las parejas de transistores ya sean de canal n o de canal p, si cualquier entrada es baja, uno de los transistores entra a corte y otro a conducción. La salida pasa a bajo (0) acoplándose a través de transistores en conducción a tierra.

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Resumen 1.  1.  Los diodos son componentes electrónicos utilizados como rectificadores o elementos de seguridad, es de amplia aplicación en el sistema eléctrico y electrónico automotriz. 2.  Los transistores, son dispositivos electrónicos capaces de realizar una conmutación o alternancia de energía según sea sus características, para el primer caso se utilizará un transistor de tipo PNP y en el segundo será el NPN. 3.  3.  Otro tipo de transistores utilizados en el campo de la electrónica es los Mosfet, caracterizados por su robustez y eficiencia al realizar trabajos de relevancia en un circuito.

Recursos Pueden revisar los siguientes enlaces para ampliar los conceptos vistos en esta unidad:   o  o  o  o  o

https://www.youtube.com/watch?v=zgTqmL1G7G8&t=16s  https://www.youtube.com/watch?v=zgTqmL1G7G8&t=16s   https://www.youtube.com/watch?v=sA0vdTJKmN0   https://www.youtube.com/watch?v=sA0vdTJKmN0  https://www.youtube.com/watch?v=2oFSpaILPi0   https://www.youtube.com/watch?v=2oFSpaILPi0  https://www.youtube.com/watch?v=-PrIvMBGEd8   https://www.youtube.com/watch?v=-PrIvMBGEd8  https://www.youtube.com/watch?v=qKbh9f8VObo  https://www.youtube.com/watch?v=qKbh9f8VObo  

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