TEMA 5: Los dispositivos electrónicos

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1 TEMA 5: Los dispositivos electrónicos
1.Concepto de electricidad 2.Corriente eléctrica y su medida 3.Circuitos 4.Los aparatos electrónicos :Los equipos electrónicos 5.Resistores 6.Diodos 7.Transistores: la ampliación electrónica 8.El montaje de circuitos eléctricos 9.La conmutación. electrónica 10. Condensadores La temporización y condensador 11.Fuente de alimentación 12.Buen uso y mantenimiento de equipos electrónicos.

2 Estructura del átomo El átomo es la unidad más pequeña de un elemento químico que mantiene su identidad o sus propiedades y que no es posible dividir mediante procesos químicos. La teoría aceptada hoy es que el átomo se compone de un núcleo de carga positiva formado por protones y neutrones, en conjunto conocidos como nucleones, alrededor del cual se encuentra una nube de electrones de carga negativa.

3 La corriente eléctrica y sus magnitudes
Indicar unidad, símbolo de la misma y definición: Tensión Resistencia Intensidad de corriente Ley de Ohm Energía eléctrica Potencia eléctrica

4 Tensión La tensión, es una magnitud física que impulsa a los electrones a lo largo de un conductor en un circuito eléctrico cerrado, provocando el flujo de una corriente eléctrica. La diferencia de potencial también se define como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico, sobre una partícula cargada, para moverla de un lugar a otro. Se puede medir con un voltímetro. Unidad: Amperio Símbolo: C. S-1

5 Resistencia La unidad derivada de resistencia Electric en el Sistema Internacional de Unidades. Su nombre se deriva del apellido del físico alemán Georg Simon Ohm, autor de la Ley de Ohm. La resistencia eléctrica que existe entre dos puntos de un conductor, cuando una diferencia de potencial constante de un voltio aplicada entre estos dos puntos, produce, en dicho conductor, una corriente de intensidad de un amperio. Unidad: Ohmio Símbolo: Omega

6 Intensidad de corriente
La intensidad eléctrica es el flujo de carga por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe a un movimiento de los electrones en el interior del material. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C · s -1 unidad que se denomina amperio. Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético, lo que se aprovecha en el electroimán. El instrumento usado para medir la intensidad de la corriente eléctrica es el galvanómetro que, calibrado en amperios, se llama amperímetro, colocado en serie con el conductor cuya intensidad se desea medir. Unidad: Amperio Símbolo: C . s-1

7 La ley de ohm La Ley de Ohm afirma que la corriente que circula por un conductor eléctrico es directamente proporcional a la tensión e inversamente proporcional a la resistencia siempre y cuando su temperatura se mantenga constante. Donde es la corriente que pasa a través del objeto en amperios, V es la diferencia de potencial de las terminales del objeto en voltios, y R es la resistencia en ohmios. Específicamente, la ley de Ohm dice que la R en esta relación es constante, independientemente de la corriente. Esta ley tiene el nombre del físico alemán Georg Ohm, que en un tratado publicado en 1827, halló valores de tensión y corriente que pasaba a través de unos circuitos eléctricos simples que contenían una gran cantidad de cables.

8 Energía eléctrica Se denomina energía eléctrica a la forma de energía la cual resulta de la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos, lo que permite establecer una corriente eléctrica entre ambos cuando se les coloca en contacto por medio de un conductor eléctrico para obtener trabajo. La energía eléctrica puede transformarse en muchas otras formas de energía, tales como la energía luminosa o luz, la energía mecánica y la energía térmica. Su uso es una de las bases de la tecnología utilizada por el ser humano en la actualidad. La energía eléctrica se manifiesta como corriente eléctrica, es decir, como el movimiento de cargas eléctricas negativas. Unidad: Joule Símbolo: J

9 Potencia eléctrica La potencia eléctrica es la relación de paso de energía por unidad de tiempo; es decir, la cantidad de energía entregada o absorbida por un elemento en un tiempo determinado. La unidad en el Sistema Internacional de Unidades es el Vatio, o que es lo mismo, Watt. Cuando una corriente eléctrica fluye en un circuito, puede transferir energía al hacer un trabajo mecánico o termodinámico. Los dispositivos convierten la energía eléctrica de muchas maneras útiles, como calor, luz (lámpara incandescente), movimiento (motor eléctrico), sonido (altavoz) o procesos químicos. La electricidad se puede producir mecánicamente o químicamente por la generación de energía eléctrica, o también por la transformación de la luz en las celulas fotoeléctricas. Por último, se puede almacenar químicamente en baterías.

10 3.Potencia Circuitos en paralelo 4.Resistencia
Circuitos eléctricos Circuitos en serie Intensidad 2.Tensión 3.Potencia Circuitos en paralelo 4.Resistencia

11 Circuitos en serie Un circuito es una red eléctrica (interconexión de dos o más componentes, tales como resistencias, inductores, capacitores, fuentes, interruptores y semiconductores) que contiene al menos una trayectoria cerrada. Los circuitos que contienen solo fuentes, componentes lineales (resistores, capacitores, inductores), y elementos de distribución lineales (líneas de transmisión o cables) pueden analizarse por métodos algebraicos para determinar su comportamiento en corriente directa o en corriente alterna. Un circuito que tiene componentes electrónicos es denominado un circuito electrónico.

12 Circuitos en paralelo En el circuito paralelo vemos que la corriente en el punto A tiene dos caminos posibles, por la tanto la corriente "1" se dividirá en dos: "Li" (corriente que atraviesa a Rl) y "12", de tal forma que 1=11±12. En cuanto a la tensión, esta es la misma para cada una de las resistencias, ya que para llevar a los electrones hasta el extremo de cualquiera de las resistencias no se debe aplicar ninguna tensión debido a que suponemos que el cable no tiene resistencia. Por lo tanto la tensión se aplica directamente sobre las resistencias. Resumiendo decimos que: "en un circuito serie la corriente que circula es la misma en todos los elementos, mientras que en un circuito paralelo la tensión aplicada es igual"

13 Los aparatos electrónicos
-Estructura del aparato electrónico Dispositivo de entrada Dispositivo de proceso Dispositivo de salida - Componentes electrónicos Componentes discretos Circuitos integrados Elementos auxiliares -Otros componentes Carcasa Placas de circuito impreso y conexiones Alimentación

14 Estructura del aparato electrónico
Se denomina componente electrónico a aquel dispositivo que forma parte de un circuito electrónico. Se suele encapsular, generalmente en un material cerámico, metálico o plástico, y terminar en dos o más terminales o patillas metálicas. Se diseñan para ser conectados entre ellos, normalmente mediante soldadura, a un circuito impreso, para formar el mencionado circuito. Hay que diferenciar entre componentes y elementos. Los componentes son dispositivos físicos, mientras que los elementos son modelos o abstracciones idealizadas que constituyen la base para el estudio teórico de los mencionados componentes. Así, los componentes aparecen en un listado de dispositivos que forman un circuito, mientras que los elementos aparecen en los desarrollos matemáticos de la teoría de circuitos.

15 Dispositivos de entrada
Teclado Ratón Joystick Lápiz óptico Micrófono WebCam Escáner Escáner de código de barras

16 Dispositivos de salida
Monitor Altavoz Auriculares Impresora Plotter Proyecto

17 Dispositivos de proceso
Unidades de almacenamiento CD DVD Módem Fax Memory cards USB Router Pantalla táctil

18 Componentes electrónicos
Se denomina componente electrónico a aquel dispositivo que forma parte de un circuito electrónico. Se suele encapsular, generalmente en un material cerámico, metálico o plástico, y terminar en dos o más terminales o patillas metálicas. Se diseñan para ser conectados entre ellos, normalmente mediante soldadura, a un circuito impreso, para formar el mencionado circuito. Hay que diferenciar entre componentes y elementos. Los componentes son dispositivos físicos, mientras que los elementos son modelos o abstracciones idealizadas que constituyen la base para el estudio teórico de los mencionados componentes. Así, los componentes aparecen en un listado de dispositivos que forman un circuito, mientras que los elementos aparecen en los desarrollos matemáticos de la teoría de circuitos. Es lo mismo que la estructura del aparato electrónico por eso e puesto lo mismo.

19 Componentes discretos e integrados
Discretos: son aquellos que están encapsulados uno a uno, como es el caso de los resistores, condensadores, diodos, transistores, etc. Integrados: forman conjuntos más complejos, como por ejemplo un amplificador operacional o una puerta lógica, que pueden contener desde unos pocos componentes discretos hasta millones de ellos. Son los denominados circuitos integrados.

20 Placas de circuito impreso y conexiones (Otros componentes)
Cuando se trata de configurar la conexión para placas de circuito impreso de forma económica, práctica y claramente identificable, los bornes para tarjeta y los conectores enchufables COMBICON de Phoenix Contact son la primera elección. Independientemente de que se busque un cableado rápido con ahorro de espacio en la técnica de medida, control y regulación o de que deban llevarse altas corrientes a la placa de circuito impreso - Phoenix Contact dispone del programa más extenso en materia de técnica de conexión para placas de circuito impreso. Mediante la conexión por tornillo acreditada en el empleo industrial, la conexión por resorte de fácil instalación o la técnica de conexión rápida QUICKON, todas las exigencias de cableado quedan cubiertas de forma flexible.

21 Resistores Definición Tipos Fijos Variables Pocentiometros
Resistores dependientes 3. Aplicaciones 4. Identificación de resistores fijos

22 Resistores Un resistor es un elemento que causa oposición al paso de la corriente, causando que en sus terminales aparezca una diferencia de tensión (un voltaje). Es un material formado por carbón y otros elementos resistivos para disminuir la corriente que pasa. Se opone al paso de la corriente. La corriente máxima en un resistor viene condicionado por la máxima potencia que puede disipar su cuerpo. Tipos: Los resistores se clasifican en dos grandes grupos, el grupo de los resistores fijos y el grupo de los resistores variables, cada uno de estos grupos se divide en otros grupos más pequeños según las características físicas de los resistores.

23 Resistores fijos Los resistores fijos tienen dos contactos entre los cuales existe una resistencia fija, los resistores fijos se dividen en resistores de carbón y resistores metálicos. Resistores variables Los resistores variables tienen tres contactos, dos de ellos están conectados en los extremos de la superficie resistiva y el otro está conectado a un cursor que se puede mover a lo largo de la superficie resistiva.

24 Resistores fijos Los resistores fijos tienen dos contactos entre los cuales existe una resistencia fija, los resistores fijos se dividen en resistores de carbón y resistores metálicos. Resistores variables Símbolo de un resistor variable Los resistores variables tienen tres contactos, dos de ellos están conectados en los extremos de la superficie resistiva y el otro está conectado a un cursor que se puede mover a lo largo de la superficie resistiva. Resistores variables de capa Resistores de capa de carbón Resistores de capa metálica Resistores de capa tipo cermet Resistores variables bobinados Resistores de pequeña disipación Resistores bobinados deguiton Resistores bobinados de precisión

25 Resistores pocentiometros
Un potenciómetro es un resistor cuyo valor de resistencia es variable. De esta manera, indirectamente, se puede controlar la intensidad de corriente que fluye por un circuito si se conecta en paralelo, o la diferencia de potencial al conectarlo en serie. Normalmente, los potenciómetros se utilizan en circuitos de poca corriente. Para circuitos de corrientes mayores, se utilizan los reóstatos, que pueden disipar más potencia. Resistores dependientes Su resistencia varía en relación con alguna magnitud o parámetro físico. Los más importantes son los FOTORRESISTORES, TERMISTORES y VARISTORES.

26 Resistor fijo: La caracterización de una resistencia de Ω (470 kΩ), con una tolerancia del 10%, sería la representada en la figura siguiente:

27 Diodos: 1.Definición 2.Funcionamiento 3.Tipos 4.Ordinarios 5.Especiales 6.Aplicaciones

28 Diodo: Definición Un diodo es un dispositivo semiconductor que permite el paso de la corriente eléctrica en una única dirección con características similares a un interruptor. De forma simplificada, la curva característica de un diodo (I-V) consta de dos regiones: por debajo de cierta diferencia de potencial, se comporta como un circuito abierto, y por encima de ella como un circuito cerrado con una resistencia eléctrica muy pequeña. Debido a este comportamiento, se les suele denominar rectificadores, ya que son dispositivos capaces de suprimir la parte negativa de cualquier señal, como paso inicial para convertir una corriente alterna en corriente continua. Los primeros diodos eran válvulas o tubos de vacío, también llamados válvulas termoiónicas constituidos por dos electrodos rodeados de vacío en un tubo de cristal, con un aspecto similar al de las lámparas incandescentes. Funcionamiento: El funcionamiento del diodo ideal es el de un componente que presenta resistencia nula al paso de la corriente en un determinado sentido, y resistencia infinita en el sentido opuesto.

29 Tipos: -Se llama fanotrón a una válvula termoiónica parecida a un diodo de vacío que estuviera lleno de gas. Se utiliza para la rectificación de corriente alterna de gran intensidad, lo que en un dispositivo de vacío es muy difícil debido al número limitado de electrones que puede producir un cátodo termoiónico. -En electrónica, un rectificador es el elemento o circuito que permite convertir la corriente alterna en corriente continua. Esto se realiza utilizando diodos rectificadores, ya sean semiconductores de estado sólido, válvulas al vacío o válvulas gaseosas como las de vapor de mercurio. Dependiendo de las características de la alimentación en corriente alterna que emplean, se les clasifica en monofásicos, cuando están alimentados por una fase de la red eléctrica o trifásicos.

30 1. F. en corte Transistores 1. Definición 2. Funcionamiento
2. F. en zona activa 3. F. en saturación 3. Tipos Transistor. PN Transistor NPN 4. Transistor como interruptor 5. Transistor como amplificador

31 Definición de Transistores
El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor que cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. Modelos posteriores al transistor descrito, el transistor bipolar no utilizan la corriente que se inyecta en el terminal de "base" para modular la corriente de emisor o colector, sino la tensión presente en el terminal de puerta o reja de control y gradúa la conductancia del canal entre los terminales de Fuente y Drenaje. Cuando la conductancia es nula y el canal se encuentra estrangulado, por efecto de la tensión aplicada entre Compuerta y Fuente, es el campo eléctrico presente en el canal el responsable de impulsar los electrones desde la fuente al drenaje. De este modo, la corriente de salida en la carga conectada al Drenaje será función amplificada de la Tensión presente entre la Compuerta y Fuente. Su funcionamiento es análogo al del triodo, con la salvedad que en el triodo los equivalentes. Los transistores de efecto de campo, son los que han permitido la integración a gran escala disponible hoy en día, para tener una idea aproximada pueden fabricarse varios cientos de miles de transistores interconectados, por centímetro cuadrado y en varias capas superpuestas.

32 Funcionamiento de los transistores
Para interpretar los esquemas es muy importante saber con detalle el funcionamiento del transistor. Para ello es conveniente ver como se comporta de acuerdo con la corriente de base, que es la principal particularidad de este dispositivo electrónico. Lo analizaremos mejor por medio de imágenes. En la imagen seguimos con un transistor de tipo NPN, pero sería lo mismo hacer la prueba con el otro tipo de transistor, el PNP, pero habría que hacerlo con las conexiones invertidas para ese caso. En esa imagen va sernos de gran utilidad el potenciómetro (P) que se aprecia en la parte baja y también el miliamperímetro (A) que nos indicará el valor de la corriente que circulará por el colector. Aseguramos de que hemos hecho bien las conexiones, es decir, el negativo de la batería al cristal N emisor, el positivo al colector; y en lo que respecta a la base con su conexión positiva por ser cristal P. En esa imagen que vimos tenemos el potenciómetro a cero, de modo que su alta resistencia impide el paso de la corriente a la base y el transistor no conduce corriente.

33 Zona de saturación, activa y de corte
-Zona de saturación: El diodo colector está polarizado directamente y es transistor se comporta como una pequeña resistencia. En esta zona un aumento adicionar de la corriente de base no provoca un aumento de la corriente de colector, ésta depende exclusivamente de la tensión entre emisor y colector. El transistor se asemeja en su circuito emisor-colector a un interruptor cerrado. -Zona activa: En este intervalo el transistor se comporta como una fuente de corriente , determinada por la corriente de base. A pequeños aumentos de la corriente de base corresponden grandes aumentos de la corriente de colector, de forma casi independiente de la tensión entre emisor y colector. Para trabajar en esta zona el diodo B-E ha de estar polarizado en directa, mientra que el diodo B-C, ha de estar polarizado en inversa. -Zona de corte: El hecho de hacer nula la corriente de base, es equivalente a mantener el circuito base emisor abierto, en estas circunstancias la corriente de colector es prácticamente nula y por ello se puede considerar el transistor en su circuito C-E como un interruptor abierto.

34 Tipos El transistor PNP es un dispositivo electrónico de estado sólido consistente en dos uniones PN muy cercanas entre sí, que permite controlar el paso de la corriente a través de sus terminales. La denominación de bipolar se debe a que la conducción tiene lugar gracias al desplazamiento de portadores de dos polaridades, y son de gran utilidad en gran número de aplicaciones; pero tienen ciertos inconvenientes, entre ellos su impedancia de entrada bastante baja. Las magnitudes que determinan el funcionamiento de un transistor NPN de corriente continua son: 1. Las tres corrientes que circulan en el transistor (IB, IC, IE). 2. Las tres tensiones presentes en los extremos de los terminales

35 Transistor como interruptor
Para que un transistor funcione como un interruptor abierto o cerrado es necesario que circule o no circule corriente entre el colector y el emisor. En ambos casos se intercalan dos resistencias que tienen como misión limitar la cantidad de corriente que circula por la base y el colector. El comportamiento del transistor se puede ver como dos diodos uno entre base y emisor, polarizado en directo y otro diodo entre base y colector, polarizado en inverso. Esto quiere decir que entre base y emisor tendremos una tensión igual a la tensión directa de un diodo.

36 Transistor como amplificador
El comportamiento del transistor se puede ver como dos diodos uno entre base y emisor, polarizado en directo y otro diodo entre base y colector, polarizado en inverso. Esto quiere decir que entre base y emisor tendremos una tensión igual a la tensión directa de un diodo, es decir 0,6 a 0,8 V para un transistor de silicio y unos 0,4 para el germano. Pero la gracia del dispositivo es que en el colector tendremos una corriente proporcional a la corriente de base: IC = β IB, es decir, ganancia de corriente cuando β>1. Para transistores normales de señal, β varía entre 100 y 300. Entonces, existen tres configuraciones para el amplificador: Emisor común. La señal se aplica a la base del transistor y se extrae por el colector. Base común. La señal se aplica al emisor del transistor y se extrae por el colector. la base se conecta a las masas tanto de la señal de entrada como a la de salida. Colector común. La señal se aplica a la base del transistor y se extrae por el emisor.

37 El montaje de circuitos eléctricos
Definición Placa para prototipos Placa universal Placa virgen

38 El montaje de circuitos eléctricos
Un circuito es una red eléctrica (interconexión de dos o más componentes, tales como resistencias, inductores, capacitores, fuentes, interruptores y semiconductores) que contiene al menos una trayectoria cerrada. Los circuitos que contienen solo fuentes, componentes lineales (resistores, capacitores, inductores), y elementos de distribución lineales (líneas de transmisión o cables) pueden analizarse por métodos algebraicos para determinar su comportamiento en corriente directa o en corriente alterna. Placa para prototipos Una placa de pruebas, también conocida como protoboard o breadboard, es una placa de uso genérico reutilizable o semi permanente, usado para construir prototipos de circuitos electrónicos o plásticos, libres de soldadura, también existen en el mercado otros modelos de placas de prueba. . Normalmente se utilizan para la realización de pruebas experimentales.

39 Placa universal