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ELECTRONI CA NOCIONES BASICAS

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¿Qué es ELECTRONICA? La electrónica es el campo de la ingeniería y de la física aplicada, relativo al diseño y aplicación de dispositivos, por lo general circuitos electrónicos, cuyo funcionamiento depende del flujo de electrones para la generación, transmisión, recepción, almacenamiento de información. Esta información puede consistir en voz o música como en un receptor de radio, en una imagen en una pantalla de televisión, o en números u otros datos en un ordenador o computadora. MSanchez

Corriente electrónica Debido a la agitación térmica normal o al calor externo, algunos electrones de la última órbita de un átomo se liberan. Ellos permanecen libres sólo una fracción de segundo, pero, en un momento dado, hay millones o trillones de electrones libres en una sustancia particular. Si estos electrones se mueven en una misma dirección, tenemos lo que se conoce como flujo de corriente o corriente electrónica. MSanchez

UN POCO DE HISTORIA La introducción de los tubos de vacío a comienzos del siglo XX propició el rápido crecimiento de la electrónica moderna.  

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La manipulación de señales que no se podían realizar con los circuitos telefónicos y telegráficos antiguos Utilización de los tubos de vacío para amplificar las señales de radio y de sonido débiles, y además podían superponerse señales de sonido a las ondas de radio. El desarrollo de una amplia variedad de tubos, diseñados para funciones especializadas, posibilitó el rápido avance de la tecnología de comunicación radial antes de la II Guerra Mundial. El desarrollo de las primeras computadoras, durante la guerra y poco después de ella. MSanchez

El transistor, inventado en 1948, ha reemplazado casi completamente al tubo de vacío en la mayoría de sus aplicaciones. Con la incorporación de un conjunto de materiales semiconductores y contactos eléctricos, el transistor permite las mismas funciones que el tubo de vacío, pero con un costo, peso y potencia más bajos, y una mayor fiabilidad. Las investigaciones asociadas con la iniciativa de exploración del espacio, llevó al desarrollo, en la década de 1970, del circuito integrado. Estos dispositivos pueden contener centenares de miles de transistores en un pequeño trozo de material, permitiendo la construcción de circuitos electrónicos complejos, como los de los microordenadores o microcomputadoras, equipos de sonido y vídeo, y satélites de comunicaciones. MSanchez

Estudios recientes han mostrado que la electrónica: •genera y estimula a mas del 40% de la producción mundial y del movimiento de las bolsas de valores del mundo • contribuye con mas del 35% del incremento anual de la demanda de empleos.

Teniendo en cuenta que estas tendencias marcan un ritmo vertiginoso de crecimiento, debemos prepararnos para afrontar un futuro en el que las nuevas tecnologías avanzarán a una velocidad avasallante. MSanchez

COMPONENTES ELECTRONICOS En un sistema electrónico como los radios, televisores, equipos de sonido o computadores, se encuentran una gran cantidad de elementos, que al agruparse en bloque forman los llamados CIRCUITOS. Los circuitos electrónicos constan de componentes electrónicos interconectados. Estos componentes se clasifican en dos categorías: activos o pasivos. Entre los pasivos se incluyen las resistencias, los condensadores y las bobinas. Los considerados activos incluyen las baterías (o pilas), los generadores, los tubos de vacío y los transistores MSanchez

RESISTENCIAS O RESISTORES Son los componentes que mas se encuentran en los aparatos electrónicos y su función básicamente es la de limitar o controlar la corriente en los circuitos. Son de dos tipos principalmente: • Resistencias fijas •Resistencias Variables MSanchez

Unidad de medida Toda resistencia presenta una cierta cantidad de ohmios, que es la unidad de medida. Para los diagramas y formulas, esta unidad se representa con la letra griega omega. El nombre de esta unidad se adoptó en homenaje de George Simon Ohm, quien descubrió la ley llamada "Ley de Ohm". Además de su tipo, y su valor en ohmios, las resistencias tienen una característica adicional. Se llama voltaje y representa cuánta energía se disipa en ellas, ya que cuando circula corriente por una resistencia, se produce calor a su alrededor. Este voltaje determina el tamaño físico de las resistencias siendo las más grandes las de mayor voltaje. MSanchez

Símbolo de las resistencias

Código de colores para identificación de las resistencias El código de colores de las resistencias es un método de indicar el valor en Ohmios y el rango de tolerancia o precisión.

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No es un código secreto, por el contrario, se ha hecho lo más fácil posible con el fin de facilitar su uso. Cualquiera lo puede aprender fácilmente.

Cuando se va a leer el código de colores de una resistencia, se debe colocar de esta forma: •La banda de color que está más cerca al borde es el primer número. •Cada color representa un número en particular de acuerdo a las siguientes consideraciones: 1. La primera banda representa la primera cifra. 2. La segunda banda representa la segunda cifra. 3. La tercera banda representa el número de ceros que siguen a los dos primeros números. 4. La cuarta banda representa la tolerancia. Esta es usualmente dorada que representa un 5%; o plateada que es el 10%.

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NEGRO

0

MARRÓN 1 ROJO

2

NARANJA 3 AMARILLO 4 VERDE

5

AZUL

6

VIOLETA 7 GRIS

8

BLANCO

9 MSanchez

•Para resolver el problema de la escritura de ceros, se ha creado la notación científica. Utiliza letras y siglas para indicar Miles y Millones de la siguiente forma: •K = Kilo, que significa mil, o tres ceros (000) •M = Mega, que significa millón, o seis ceros (000000).

CONDENSADORES O CAPACITORES Un condensador, está formado por dos placas metálicas separadas por un material aislante llamado "dieléctrico". Su función principal es almacenar energía eléctrica en forma temporal. Los condensadores fijos se dividen: •polarizados o electrolíticos (de aluminio y tantalio) •no polarizados (poliéster, mica, cerámica y papel) Los condensadores variables se clasifican en: •condensadores con dieléctrico de aire •condensadores con MSanchez dieléctrico de mica.

símbolo

Para escoger un condensador hay que tener en cuenta dos condiciones: - Su capacidad en Faradios. - Su rango de Voltaje. En la cubierta de los condensadores, generalmente vienen marcados los valores de capacitancia, el valor del voltaje de trabajo y su polaridad (si éstos son polarizados). MSanchez

BOBINAS Y TRANSFORMADORES Las bobinas reciben también el nombre de inductores y están formadas por varias vueltas o espiras de alambre de cobre enrolladas entre si. Cuando tenemos varias bobinas enrolladas en un mismo núcleo se forma un transformador. La principal función: • bobinas: oponerse al cambio de la corriente • transformadores: aumentar o disminuir el voltaje y la corriente. Unidad de medida: el henrio

Símbolo de las bobinas : MSanchez

Los tipos de bobinas son: •de núcleo de aire •de núcleo de hierro •de núcleo de ferrita. Los tipos de transformadores son: •de fuerza o de poder •de audio, •de pulsos •de radiofrecuencia. Según el material del núcleo, se dividen en: •Transformadores con núcleo de aire •Transformadores con núcleo de hierro •Transformadores con núcleo de ferrita Símbolo de los transformadores: MSanchez

SEMICONDUCTORES También llamados componentes de estado sólido, son aquellos que se fabrican con material semiconductor como el silicio o el germanio.

•DIODOS •SCR (RECTIFICADOR CONTROLADO DE SILICIO) •TRIACS •TRANSISTORES •SEMICONDUCTORES OPTICOS MSanchez

Un semiconductor es un componente que no es directamente un conductor de corriente, pero tampoco es un aislante. Depende del campo eléctrico donde se encuentre En un conductor, la corriente es debida al movimiento de las cargas negativas (electrones). En los semiconductores se producen corrientes producidas por el movimiento de electrones, como de las cargas positivas (huecos). Los semiconductores son aquellos elementos perteneciente al grupo IV de la Tabla Periódica (Silicio, Germanio, etc. Generalmente a estos se le introducen átomos de otros elementos, denominados impurezas, de forma que la corriente se deba primordialmente a los electrones o a los huecos, dependiendo de la impureza introducida (dopaje). MSanchez

Semiconductor tipo N Un Semiconductor tipo N se obtiene llevando a cabo un proceso de dopado, añadiendo un cierto tipo de átomos al semiconductor para poder aumentar el número de portadores de carga libres (en este caso, negativas). El propósito del dopaje tipo N es el de producir abundancia de electrones portadores en el material

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Semiconductor tipo P Un Semiconductor tipo P se obtiene llevando a cabo un proceso de dopado, añadiendo un cierto tipo de átomos al semiconductor para poder aumentar el número de portadores de carga libres (en este caso positivos).

El propósito del dopaje tipo P es el de crear abundancia de MSanchez huecos

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Aceptadores Y Donadores Se denomina semiconductor puro aquél en que los átomos que lo constituyen son todos del mismo tipo (por ejemplo de germanio), es decir no tiene ninguna clase de impureza. Si a un semiconductor puro como el silicio o el germanio, se le añade una pequeña cantidad de átomos distintos (por ejemplo arsénico, fósforo, etc). Se transforma en un semiconductor impuro. A las impurezas se las clasifica en donadoras y aceptadoras.

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DIODOS O RECTIFICADORES Son componentes fabricados con material semiconductor y tienen dos elementos llamados ánodo y cátodo. Su principal función es permitir el paso de la corriente en una sola dirección y por esta razón su aplicación más importante es la de convertir corriente alterna en continua. Los principales tipos son: •diodo rectificador. •diodo zener •diodo emisor de luz o LED

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Símbolo del diodo. La dirección de la corriente es siempre en sentido contrario a donde apunta la flecha.

La corriente se mueve de un polo negativo a uno positivo. El lado del símbolo que tiene la flecha indica el terminal negativo o Cátodo, y al otro lado el positivo o Ánodo. El diodo debe conectarse en la posición correcta y al igual que un condensador electrolítico tiene polaridad. MSanchez

LED (Diodo emisor de luz) Es importante recordar que el LED, como todos los diodos, tiene polaridad. El Cátodo se indica generalmente por un borde plano o por un terminal más corto que el otro. SCR (Rectificador Controlado de Silicio) El SCR es un suiche electrónico, que se cierra cuando se le aplica un voltaje positivo en su compuerta o "Gate". Los SCR's se utilizan en una gran cantidad de circuitos, desde alarmas contra ladrones hasta equipos de luces rítmicas y MSanchez secuenciales

TRANSISTORES El transistor es un componente de estado sólido que tiene tres terminales o conexiones. Su descubrimiento e industrialización marcaron el inicio de una verdadera revolución electrónica. Tiene dos funciones principales: como amplificador de señales como suiche electrónico. El transistor, inventado en 1948, es uno de los avances tecnológicos más importantes de nuestra época MSanchez

Existen dos tipos de transistores:

BIPOLARES Se clasifican en transistores NPN y PNP según el tipo de material empleado en su fabricación. DE EFECTO DE CAMPO Se clasifican en canal N y en canal P. También existe el tipo MOSFET, muy empleado en aparatos de comunicaciones. (controla fácilmente corrientes altas)

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La identificación correcta de los terminales de los transistores es importante, si se conecta mal, puede dañarse muy fácil. Como la apariencia física o forma de muchos transistores es idéntica, la única manera o sistema para distinguir unos de otros, es marcarlos por medio de una referencia o sistema de numeración. La mayoría de los transistores de tipo americano, se numeran empezando con el prefijo 2N, por ejemplo: 2N3906, 2N2222, 2N3055, etc.

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CIRCUITOS INTEGRADOS Un circuito integrado, es la unión de muchos componentes, especialmente transistores y diodos en un solo empaque o encapsulado. Es el componente más importante y usado en la electrónica moderna. Gracias a el se ha podido lograr:  la miniaturización  producción en serie de todo tipo de aparatos:  radios, televisores, radiotransmisores, computadores y muchos otros, a bajo costo. MSanchez

Su función principal es remplazar circuitos completos, que se fabrican tradicionalmente con muchos componentes, por un solo componente. Existen dos tipos de circuitos integrados:  digitales  análogos o lineales

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TUBOS ELECTRONICOS DE VACIO Los tubos electrónicos de vacío, forman más parte de la historia que de las aplicaciones reales en la electrónica moderna. Actualmente han sido reemplazados en casi todas sus funciones por los transistores y los circuitos integrados. Su función principalmente es controlar el paso de la corriente eléctrica o actuar como amplificador de señal. Los principales tipos son: •el diodo •el tríodo •el pentodo •el tubo de rayos catódicos o pantalla de TV (el cual se sigue utilizando en la actualidadMSanchez en televisores y monitores de computador)

SUICHES O INTERRUPTORES Estos podrían considerarse como un elemento eléctrico y no electrónico. Hay algunos tipos, muy aplicados en la electrónica. Los suiches o interruptores permiten o interrumpen el paso de la corriente por un circuito. También se utilizan para dirigir una señal a diferentes puntos. Los principales tipos son: •Deslizante •de palanca •pulsador •Rotatorio •electromagnético o relé •de mercurio •de estado sólido. MSanchez

MICROFONOS Y PARLANTES Los micrófonos y parlantes pertenecen a un grupo llamado de componentes llamados transductores, los cuales son componentes que convierten un tipo de energía en otro. Los micrófonos convierten ondas sonoras o vibraciones en una corriente eléctrica variable que tiene la misma forma de las ondas sonoras que reciben. Esta corriente se debe amplificar posteriormente por medio de otros circuitos, para ser escuchada a través de auto-parlantes.

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Los parlantes cumplen la función contraria, es decir, convierte corriente eléctrica variable en ondas sonoras. Los principales tipos de micrófonos son: •de carbón •Dinámico •de condensador •de cristal. Los parlantes principales son: •el magnético •el de cristal. Un tipo especial es: •el parlante de audífono. MSanchez

BATERIAS O PILAS Las baterías o pilas son componentes muy utilizado, ya que los circuitos electrónicos modernos consumen poca energía y por lo tanto se pueden alimentar con ellas. El propósito de una batería, es suministrar energía eléctrica a los circuitos electrónicos.

Los principales tipos son: •comunes o de carbón •Alcalinas •de níquel-cadmio •de mercurio •de plomo-ácido (que son las que utilizan los automóviles. MSanchez

También se clasifican según: •su voltaje de salida •la corriente en Amperios/Hora Esto quiere decir, cuánto tiempo pueden entregar un voltaje determinado sin descargarse. Algunos tipos se pueden recargar con el fin de ser utilizadas muchas veces. Otras, como las de litio, presentan una larga duración (hasta cinco años) en aparatos de bajo consumo como: •Relojes •circuitos de computador •Calculadoras •otros. MSanchez

LEYES DE LOS CIRCUITOS Para analizar matemáticamente los circuitos se han desarrollado diferentes teoremas y leyes los cuales nos dan a conocer el valor que cada una de las variables que intervienen en un circuito, como es el caso de la Corriente, Voltaje, Resistencia, etc. los cuales se utilizan para cada uno de los componentes del Circuito Los siguientes son algunos de los teoremas y leyes mas importantes utilizados en el análisis de Circuitos Ley de Ohm Leyes de Kirchoff

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LEY DE OHM La corriente fluye por un circuito eléctrico siguiendo varias leyes definidas. La ley básica del flujo de la corriente es la ley de Ohm, así llamada en honor a su descubridor, el físico alemán Georg Ohm. Según la ley de Ohm, la cantidad de corriente que fluye por un circuito formado por resistencias puras es directamente proporcional a la fuerza electromotriz aplicada al circuito, e inversamente proporcional a la resistencia total del circuito. Esta ley suele expresarse mediante la fórmula: I = V/R •siendo I la intensidad de corriente en amperios •V la fuerza electromotriz, tensión o diferencia de potencial en voltios •R la resistencia en ohmios. MSanchez

La ley de Ohm se aplica a todos los circuitos eléctricos, tanto a los de corriente continua (CC) como a los de corriente alterna (CA), aunque para el análisis de circuitos complejos y circuitos de CA deben emplearse principios adicionales que incluyen inductancias y capacitancias. Un circuito en serie es aquél en que los dispositivos o elementos del circuito están dispuestos de tal manera que la totalidad de la corriente pasa a través de cada elemento sin división ni derivación en circuitos paralelos. Cuando en un circuito hay dos o más resistencias en serie, la resistencia total se calcula sumando los valores de dichas resistencias. Si las resistencias están en paralelo, el valor total de la resistencia del circuito se obtiene mediante la fórmula MSanchez

FIN