ABC de la electronica_steren

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ELABCDELAELECTRONICA
CONTENIDO
DESPEGANDO A LA ELECTRONICA 7 5
1. ELECTRICIDAD 8
PONIENDO A TRABAJAR LA ELECTRICIDAD 9
REVISANDO LAS BASES 10
ELECTRICIDAD ESTÁTICA 12
CORRIENTE ELÉCTRICA 15
ELECTRICIDAD DE CORRIENTE DIRECTA 16
ELECTRICIDAD DE CORRIENTE ALTERNA 20
MEDICiÓN DE C.A. Y C.D. 21
CIRCUITOS ELÉCTRICOS 22
PULSOS, ONDAS. SEr\lALESy RUIDO 24
2. COMPONENTES ELECTRÓNICOS 26
CABLE Y ALAMBRE 26
SWITCHES 27
RELEVADORES 28
MEDIDORES DE BOBINA MÓVIL 28
MICROFONOS y BOCINAS 29
RESISTENCIAS 30
CAPACITORES 34
APLICACIONES DE RESISTENCIAS Y CAPACITORES 37
BOBINAS 39
TRANSFORMADORES 41
3. SEMICONDUCTORES 43
SILICIO 43
EL DIODO 45
EL TRANSISTOR 48
TRANSISTORES BIPOLARES 49
TRANSISTORES DE EFECTO DE CAMPO 52
EL TRANSISTOR UNIJUNTURA 57
EL TIRISTOR 58
RECTIFICADORES CONTROLADOS DE SILICIO 58
TRIACS 59
4. SEMICONDUCTORES SENSIBLES A LA LUZ 61
LUZ 61
OPTOELECTRONICA 62
COMO SE UTJlIZAN LOS LENTES CONVEXOS 63
FUENTESQE LUZ POR SEMICONDUCTORES 64
OIOOOSEMISORES DE LUZ 64
SEMICpNOUCTORES DETECTORES DE LUZ 67
DETECTORESDE LUZ FOTORESISTIVOS 68
DETECTORESDE LUZ DE UNiÓN PN 69
FOTODIOOOS 69
FOTOTRANSISTORES 71
FOTOTIRISTORES 73
CELDAS SOLARES 73
5. CIRCUITOS INTEGRADOS 74
6. CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITALES 76
COMPUERTAS DE INTERRUPTOR MECÁNICO 76
LA CONEXiÓN BINARIA 77
COMPUERTASDE DIODOS 78
COMPUERTASDE TRANSISTORES 78
SIMBOLOS DE COMPUERTAS 79
CAMINOS DEALTAVELOCIDAD DE DATOS(DATAHIGHWAYS) 81
COMO SON UTILIZADAS LAS COMPUERTAS 81
CIRCUITOS LÓGICOS COMBINACIONALES 81
CIRCUITOS LÓGICOS SECUENCIALES 83
UN SISTEMA LÓGICO SECUENCIAL-COMBINACIONAL 85
FAMILIAS DE CI DIGITALES 86
7. CIRCUITOS INTEGRADOS LINEALES 87
EL CIRCUITO BÁSICO LINEAL 87
AMPLlFICADORES OPERACIONALES 87
TEMPORIZADORES 88
GENERADORES DE FUNCiÓN 89
REGULADORES DE VOLTAJE 89
OTROS CI LINEALES 90
8. CONSEJOS PARA EL ENSAMBLE DE CIRCUITOS 90
CIRCUITOS TEMPORALES 90
CIRCUITOS PERMANENTES 91
COMO SOLDAR 92
ENERGIZANDO CIRCUITOS ELECTRÓNICOS 93
9. 100 CIRCUITOS ELECTRÓNICOS 94
CIRCUITOS CON DIODOS 95
DIODOS DE SEÑAL PEQUEÑA Y RECTIFICADORES 95
CIRCUITOS CON DIODOS ZENER 96
CIRCUITOS CON TRANSISTORES 97
CIRCUITOS CON TRANSISTORES BIPOLARES 97
CIRCUITOS CON FET UNION y MOSFET DE POTENCIA 99
CIRCUITOS CON TRANSISTORES UNIJUNTURA 101
CIRCUITOS CON TIRISTORES 103
CIRCUITOS CON SCR 103
CIRCUITOS CON TRIACS 104
CIRCUITOS DE OPTOELECTRONICA 105
CIRCUITOS CON DIODOS EMISORES DE LUZ (LEO) 105
CIRCUITOS SEMICONDUCTORES DETECTORES DE LUZ 107
CIRCUITOS CON CI DIGITALES 109
CIRCUITOS TTL 109
CIRCUITOS CMOS 111
CIRCUITOS CON CI LINEALES 115
CIRCUITOSAMPLlFICADORES OPERACIONALES (OP-AMP) 115
CIRCUITOS COMPARADORES 117
CIRCUITOS REGULADORES DE VOLTAJE 118
CIRCUITOS TEMPORIZADORES 119
SIMBOLOS DE CIRCUITOS COMUNES 121
SIMBOLOS DE CIRCUITOS COMUNES
DIODOS y TIRISTORES:
~G
DIODO
RECTIFICADOR
TRIAC DIACDIODO
ZENER
SCR
TRANSISTORES:
S
N-MOSFET
G
NPN PNP N-JFET P-JFET
RECTIFICADOR
TIPO PUENTE
S
P-MOSFET
COMPUERTAS LÓGICAS:
=D- D- --t>- D- D-
AND NAND OR NORINVERSOR
D-
EX-OR
COMPONENTES PASIVOS:
] [---1(- ---=t.¡(- .
CAPACITOR CAPACITOR CAPACITOR RESISTENCIA RES.lSTENCIA TRANSFORMADOR
FIJO POLARIZADO VARIABLE FIJA VARIABLE
OPTOELECTRONICA:
-e-
LED FOTODIODO FOTOTRANSISTOR CELDASOLAR LASCR FOTOQESISTENCi.A
EL ABC DE LA ELECTRONICA
1.ELECTRICIDAD
La unica diferencia entre un
rayo y la chispa que se
genera entre su dedo y la
perilla de una puerta en un dia
seco es la cantidad., ambas son
electricidad.
Benjamin franklin confirmo esto por
primera vez en su famoso
experimento del papalote.
Aquellos que vuelan un papalote
durante la lluvia, es mejor que
digan "adios" ya que no es muy
seguro
..
LLAVE
~ LAMPARA
DE NEON
Existe una manera clara de "ver" la
electricidad sin la necesidad de ser
lastimado: Tome una punta de una
lampara de neón, camine a través
de una alfombra mientras usa
zapatos de suela endurecida y
haga tocar la segunda punta de la
lampara con un objeto de metal. La lampara se encenderá ( a menos que la
humedad relativa sea muy alta).
A LA PERILLA
DE LA PUERTA
o TUBO DE AGUA
¡Por supuesto que usted no puede "ver" la electricidad!, usted verá su efecto a través del aire y la lampara de
neón. Los efectos de la electricidad que pueden se pueden ver son varios. Aquí hay algunos más.
EL ABC DE LA ELECTRONICA
PONIENDO A TRABAJAR A LA ELECTRICIDAD
Toda la materia tiene propiedades eléctricas. por esta razón muchos científicos de siglos pasados han podido
inventar cientos de aparatos que generan, almacenan, controlan y conmutan la electricidad.
Estosdispositivos han sido combinados para llevamos dentro de....
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aprenderacomoutilizarlascuando ./ '- I ~ ~ tiempo,aseguresedecubrirel
trabajeconlosc)rcu~oselectronicos. / ~ ~.# restodeestecap~ulo.Como...Lamparas,temporizadores, . _ ~ Aprenderaalgunasrealidadesbasicasamplificadores,circuitosdelogicadigital, ~,p 4' acercadelaelectricidadyaqueledarafuentesdepoder,generadoresdesonidoy ')t' unabasesoIidaparaunmayorprendizaje.muchosotros.¡Altenninarestelibrousted \. Yencontraracomocreary detectarla
podraidentificary utilizartodosloscomponentes. ~ electricidadconlosmaterialesordinariosdel
mostradosenestapagina!Estosincluyen
~~
4'r hogar.
trasformadores,diodos,resistencias,
condensadores,diodoszener,transistores.
reguladoresdevoltajey circuitosintegrados
S ''1.'' . -I I "
I
...LAERA
DELA
ELECTRONICA.
ELECTRICIDAD
EL ASC DE LA ELECTRONICA
REVISANDOLAS BASES
la electricidad es un ingrediente esencial de la materia.
la mejor manera de comprender la naturaleza de la electricidad es examinar el componente más pequeño de
cada elemento, el átomo.
ATOMO DE LmO
NUCLEO.
(PROTONES y
NEUTRONES) Este es un atomo de litio. El tercer
atomo mas simple despues del
hidrogeno y el helio, los atomos
de litio tienen tres electrones que
rodean un nucleo de
3 protones y 4 neutrones
los electrones tienen una carga eléctrica negativa.
los protones tienen una carga eléctrica positiva.
los neutrones DQtienen una carga eléctrica.
IONES -
Normalmente un atomo tiene un numero equivalente
de electrones y protones.
Las cargas se cancelan para no dar al atomo alguna
carga e/ectrica neta, es posible desalojar uno o mas
electrones de la mayoria de los atomos, esto provoca
que el atomo tenga una carga positiva neta, entonces
es llamado un ion positivo, si un electron disperso se
combina con un atomo normal entonces,el atomotiene
una carga negativa neta y es llamado ion negativo.
ION NEGATIVO
ION POSITIVO
ELECTRONES -
z
z
z
rG7
=-=- O
Los electrones libres se pueden mover a velocidades
altas a travez de los metales, gases y vacio o estos
pueden quedar estacionados en una superficie.
EL ABC DE LA ELECTRONICA
MAS ACERCA DE LOS ELECTRONES LIBRES -
muchostrillones de electrones se pueden estacionar en una superficie o pueden viajar a través del espacio o
materiaa velocidades cercanas a las de la luz. (Aproximadamente 300,000 Kilometros por segundo
o O O O
O O O O
O O O O
O O O O
ELECTRONESESTACIONARIOS ELECTRONESEN MOVIMIENTO
ELECTRONESEN REPOSO - un grupo de electrones negativos en una superficie causan que esta quede
cargadanegativamente. Puesto que los electrones no se mueven, la superficie se puede decir que tiene una
cargaeléctrostática negativa.
ELECTRONESEN MOVIMIENTO-una columna de electrones en movimiento es llamada una corriente eléctrica.
Los electrones estacionados pueden formar rápidamente una corriente eléctrica si son colocados cerca de un
grupo de iones positivos. Los iones cargados positivamente atraerán los electrones que rápidamente irán a
llenar los "hoyos" o vacíos dejados por los electrones faltantes.
ELECTRONFALTANTE
ORSITADELELECTRON~
, -, - \, -....
p ~ ELECTRON
ELECTRONESPERDIDOS-la fricción mecánica, luz, calor o una reacción química pueaen remover electrones
de unasuperficie. Esto causa que la superficie quede cargada positivamente. puesto que los átomos cargados
positivamenteestan en reposo, se puede decir que la superficie tiene una carga electrostatica positiva
~~
@
'"
)(FRICCIONLUZ
CALOR aUIMICA 5 IONES POSITIVOSCONCARGA ELECTROESTATICAPOSITIVA
EL ABC DE LA ELECTRONICA
CONDUCTORES Y AISLANTES
Usted puede utilizarsu electroscopio para probar que los electrones viajan a través de algunos materiales pero
no de otros.~ ¡pruebe esto en un dia seco! Los electrones pueden viajar a través del aire húmedo y la carga
de su electroscopio desaparecerá rápidamente en días húmedos.
(a~
I
1- _ _ _ _ __
,'~ ~ T ~ ~
(ELECTROSC<M'IO
CUERDA
oerN
~
~OfVES
HOJA CARGADA
CUERDA
°7~
~UfNEI.~
~OfVES
HOJA NEUTRAL
CINTA
CINTA
V~- / ~- ~-- "-- - "'"- - - BARRA DEPLASTICO
CARGADA-
V~- / ~- -- BARRADE- ---- ~ PLASTICO:.---=---- CARGADA
Esta demostración le enseña que los electrones pueden viajar a través de algunos materiales pero no de otros.
Los materiales a través de los cuales viajan los electrones son conductores. Los materiales a través de los
cuales los electrones viajan pobremente o no viajan son aislantes.
Conductores incluyen plata, oro, acero, cobre, etc.
Aislantes incluyen vidrio, plastico, goma, madera, etc.
EL ABC DE LA ELECTRONICA
CORRIENTEELECTRICA
Elconductor - la demostración del aislador ilustra otros dos puntos importantes:
2. Una carga estatica inmovil fluye a travez
de un conductor en forma de una corriente
electrica. Luego reanuda su carga estatica
en las hojas de aluminio del electroscopio.
1. La corriente electrica fluye de una region
de carga de alto potencial a una region de
bajo potencial,
LA RELACIONCON EL MAGNETISMO -
Unacorrienteque fluye a través de un alambre crea un campo magnético alrededor de el. Usted no puede ver
el campo, pero puede observar el efecto.
Oriente una brujula de tal manera que su aguja
apunte a la marca del norte (N).
Coloque un alambre de cobre encima y
paralelo a la aguja. Luego conecte una bateria
a travez del alambre, y la aguja se movera de
su orientacion norte -sur (¡Conecte el alambre
unicamente un instante para prevenir que la
bateria se caliente!)
CAMPO
MAGNETICO
MEDICiÓNDE LACORRIENTEELECTRICA
El movimiento fisico ( o mecánico ) de la aguja
magnetica de una brujula en un campo magnetico
suministra una manera convenientepara medir la
cantidad de corriente que fluye en unalambre. Esta
es la base del medidor de corrientede bobina movil
utilizando en el multimetro analogico.
Paraproporcionar una sencibilidad alta, el alambre
es enrollado como una bobina.
MENOS
/
MAS
~" . ' .
..
.
...~..~. ...........
!:) .
~
BOBINA
MOVIL
EL ABC DE LA ELECTRONICA
ELECTRICIDAD DE CORRIENTE DIRECTA
Una corriente eléctrica puede fluir en cualquiera de sus dos direcciones a través de un conductor. Si fluye en
una sola direccion, ya sea estable o en-pulsos, se le llama corriente directa (c.d.). Es importante especificar la
cantidad y potencia de una corriente directa.Aquí estan los terminos clave:
· (i)-corriente es la cantidad de electronesque pasan en un punto dado. La unidad de la corriente es el ampere.
Un ampere es de 6,280,000,000,000,000,000 ( 6.28 x 10 18)electrones que pasan por un punto en un segundo.
· Voltaje (v o e)- el voltaje es la presión eléctrica o fuerza. Algunas veces se nombra al voltaje como potencial.
La caida de voltaje es ladiferenciade potencial entre dos extremos de un conductor a traves del cual la corriente
fluye. Si comparamos la corriente con el agua que fluye a través de una llave, la presión del agua es el voltaje.
· Resistencia (r) -los conductores no son perfectos. Estos se resisten en algun grado al flujo de corriente. La
unidad de la resistenciaes el ohm (o» una diferencia de potencial de un volt forzará una corriente de un ampere
a través de una resistencia de un ohm. La resistencia de un conductor es su caída de voltaje dividida por la
corriente que fluye a traves del conductor.
· Potencia (p) el trabajo realizado por una corriente eléctrica se le llama potencia. La unidad de potencia es el
watt. La potencia en la corriente directa es el producto del voltaje por la corriente.
· la leyde OHM- Dadas dos cantidades cualquiera de las de arriba, puede encontrar la otra cantidad usando
estas fórmulas conocidas como la ley de Ohm:
V=RXI
I=V IR
R=V 1I
P= V x I (O TAMBIÉN) P = 12X R
Nos referiremos a la ley de ohm
Mas tarde en este libro...
· Resumiendo - esta es la "analogia del agua"
NIVEL DE AGUA
(VOLTAJE)
~
~ FLUJO
] #' (CORRIENTE)
---1Ll
/V
TURBINADE ROTACION
( POTENCIA)
EL ABC DE LA ELECTRONICA
UTILIZANDOLA CORRIENTE DIRECTA
Existenvarios usos para la electricidad de corriente directa, ningun libro puede describir todas estas. En esta
páginahay varios diseños de una sola bobina de alambre que puede construir facilmente con una sección de
3.8a7.6 cm de un popote para refrescoy al menos 9 m de alambre de calibre 30, cubierto con laca, asegure la
bobinaen un lugar con cinta. Remueva el aislante de las puntas de la bobina con lija de papel fino.
ELECTROMAGNETO
Inserteun clavo de acero en la bobina,
conecte las puntas a una bateria de 9
volts.y el clavose magnetizaráhastaque
desconecte la energia. ( Puede quedar
-
LIMADURAS
--- DE ACERO
MOTOR-
Tal vez no sea su idea de un motor, pero
este elegante aparato califica para la
definicion que se da en el diccionario.
Utilice un calvo de peso ligero.
Asegure una punta de la bobina al clavo,
ajuste la altura de la bobina hasta que el
clavo brinque hacia arriba y hacia abajo.
HOJADE
ALUMINIO
TAREA: EXPLIQUE EN 25 PALABRAS O
MENOS COMO TRABAJA ESTE MOTOR. '
EL ASC DE LA ELECTRONICA
GENERANDOELECTRICIDAD DE CORRIENTE DIRECTA
Existe un numero sorprendente de maneras para producir corriente directa. Aqui hay algunas:
GENERADORES QUIMICOS -
Electrolitos son soluciones quimicas que contienen varios iones. Por ejemplo, disuelva sal de mesa en agua y
la sal se partirá en iones de sodio positivo y iones de cloro negativos. Si se sumergen dos placas de metal
distintas en la solucion de sal, los iones positivos se iran hacia una placa y los iones negativos se iran hacia la
otra placa. Si las dos placasson conectadas conjuntamente por un conductor, fluirá una corriente a traves de la
solucion (como iones) y el conductor (como electrones). Esta clase de generador es llamada celda humeda.
Las celdas en las cuales el electrolito es absorbido por papel, o las que se forman en una pasta son llamadas
celdas secas.Aquí se muestran algunos generadores quimicos que usted puede fabricar. iDisfrute !
HOJADE
ZINC)'-
-.:::,.
CELDA DE
LlMON FRESCO JUGO DE
LlMON
--
+
--- ZINCO
MAGNESIO
PAPEL SALADO (SERVILLETA
+ AGUA CON SAL) I
MONEDA DE COBRE ( +)
Esta bien en papel seco y
Active con agua...
Conecte dos o más celdas en serie para formar una batería con un
Voltaje total equivalente a la suma de los voltajes de las celdas.
EL ABC DE LA ELECTRONICA
GENERADORES ELECTROMAGNÉTICOS -
Unacorriente que fluye a traves de un conductor establece un campo magnético alrededor del conductor. Este
efecto opera también a la inversa, de tal manera que una corriente fluirá en un conductor el cual se mueve a
traves de un campomagnetico.
Usted puede demostrar facilmente la
generaciondecorriente electromagnetica
con una bobina de alambre y un iman
pequeño, (la bobina mostrada en la
pagina 17operabien),conectelaspuntas
de la bobina a unmedidordiseñado para
medirmicroamperes, inserte un clavo de
aceroa travez de la bobina y jale el iman
hacia atras y hacia adelante a lo largo
de la bobina, el medidor indicara pocos
microamperespor cada movimiento.
BOBINA
AL MEDIDOR
La polaridad (dirección)de la corriente será inversa con cada movimiento que haga hacia atrás.
¿Deseaun generador fabricado?
Solamentegireel eje de un motor pequeno de cd. i La
mayoríade estos motores produciran una diferencia
de potencial de varios volts !. Puede adicionarun
propulsorparafabricar un generador.
Generadores termoelectricos - si la union de dos
metalesdistintossecalienta,se produciraunacorriente,
un alambre de cobre enrolladoalrededor de la punta
de un clavo de acero generarapocos milivolts cuando
se calienta por la flama de uncerillo, las uniones como
acero ~ constantan (una aleacion de nikel y cobre)
produciranvaltajes mucho mas altos (estees el efecto
seeberck).
\
VOLTAGE
\
~
/ '= ALAMBRE
DE COBRE
EL ABC DE LA ELECTRONICA
ELECTRICIDAD DE CORRIENTE ALTERNA
Regresemos a la bobina hecha en casa y al "generador" de imán en la pagina anterior. Cuando se mueve el
imán en una direccion a lo largo de la bobina, los electrones del alambre se mueven en una direccion y se
produce una corriente directa. En el movimiento hacia atrás -a menos que el imán sea removido de la bobina-
la direccion del flujo de la corriente se invierte. Por lo tanto, si el imán se mueve hacia atrás y hacia delante a lo
largo de la bobina, se produce una corriente que alterna en direccion o polaridad. Esta es llamada corriente
alterna. La corriente alterna (c.a.) es producida usualmente al hacer girar una bobina en un campo magnético.
0-1180'
VOLTAJE
+
ESTO ES UNA ONDA SENOIDAL
O'
270'
:::: ~ /\./V -- SALIDA DE VOLTAJE
O'
!
I
I
\
~
I
I
I
!
1
o'
+
SENOIDAL
BOBINA
MEDICION DE LA ONDA SENOIDAL.
o
El Voltaje de c.a. Es especificado usualmente en un
valor equivalente al voltaje de c.d. Capaz de realizarel
mismo trabajo, para una onda senoidal este valor es
de 0.707 veces el voltaje pico. Este se llama voltaje
RMS (valor cuadratico medio). El voltaje pico (o
corriente) es de 1.41 veces del valor RMS.
El voltaje de linea casero se especifica de acuerdo a
su valor RMS. Por lo tanto, el voltaje casero de 120
volts corresponde a un voltaje pico de 120 x 1.41 o
169.2 volts.
PICO
+
.707
.707
PICO
SENOIDAL
PORQUE SE UTILIZA LA C.A. -
La CA es más apropiada que la C.D. Para la transmision a traves de las lineas de energfa de larga distancia.
Un cable que transporta C.A. Inducirá una corriente en un cable cercano. Este es el principio del transformador.
EL ABC DE LA ELECTRONICA
MEDICIONDE LA C.A. Y C.D.
Usted puede medir fácilmente un voltaje
de C.A.o C.D. y la corriente con un
instrumento llamado multímetro. Los
multímetros analógicos utilizan un
medidor de bobina movil.
Los multímetros digitales son de lectura
con display. El multímetro es el
instrumento individual de prueba
electrónica de mayor importancia.
Multímetroanalógico- máseconomico,dealguna
manera menos preciso que los del tipo digital.
Son mejores para observar la tendencia de
cambios lentos de voltajes, corriente o
resistencia.
Multímetro digital - de alta presición y de mas facil
lectura que los tipos analógicos, son mejores para
encontrar el valor exacto de un voltaje, corriente o
resistencia.
RESUMEN SOBRE LOS MULTIMETROS -
¡Estos son indispensables!.
Incluso si usted solo tiene un interes pasajero debe de considerar la compra de uno porque tiene bastantes
usos en el hogar, en el trabajo y cuando trabaja con aparatos y vehículos motorizados. Si usted piensa en serio
dedicarse a la electrónica, considere el adquirir un multimetro de alta impedancia que tendrá muy poco o ningun
efecto en el dispositivo que esta midiendo. Idealmente, debería tener ambos tipos, tanto el analógico como el
digital.
SEGURIDAD ELECTRICA
La electricidad puede matar!
Si usted desea permanecer por un largo
periodo de tiempo disfrutando de los
experimentos con la electronica, siempre
manejela con el respeto que le merece.
Hablaremos nuevamente de seguridad
mas adelante.
DEDO DEL
EXPERIMENTADOR
EL ASC DE LA ELECTRONICA
CIRCUITOS ELECTRICOS
Un circuito electrico es cualquier diseño que permite que fluya una corriente electrica. Un circuito eléctrico
puede ser tan simple como una batería conectada a una lampara o tan complicado como una computadora
digital.
UN CIRCUITO BÁSICO
Este circuito basico consistede unafuente de corriente
electrica ( una bateria ), una lampara y dos alambres
de conexion, la parte del circuito que realiza el trabajo
es llamada la carga.
Aqui la carga es la lampara .
En otros circuitos la carga puede ser un motor, un
elemento de calentamiento, un electromagneto, etc.
--
o / I \"I~
Nr BATERIA ]9 ---Et~~f~~~s
O ~G> ~G> ~G> ~G>
UN CIRCUITO EN SERIE
Un circuito puede incluir mas de un componente
(interruptor, lampara, motor, etc. ) Un circuito en serie
se forma cuando el flujo de corriente pasa
primeramente a travez de un componente luego fluye
hacia otro. ( Las flechas muestran la direccion del flujo
de electrones ).
UN CIRCUITO EN PARALELO
Uncircuitoen paraleloesta formado cuando
dos o mas componentes estan conectados
de tal manera que la corriente puede fluir a
travez de un componente sin tener que
pasar a travez de otro.
"-
/ I \
"
I I \
JJ
UN CIRCUITO SERIE PARALELO
Varios circuitos electricos
combinan los circuitos serie y
paralelo. Todos suministran una
trayectoria completa entre el
circuito y su fuente de
alimentacion.
I
I I \"
EL ABC DE LA ELECTRONICA
DIAGRAMASDE CIRCUITOS -
Hastaeste momento los circuitos eléctricos mostrados en este libro han sido ilustrados en forma pictórica. Las
versionespictoricas de los circuitos serán utilizadas en varios capítulos proximos. Mas adelante en el libro las
ilustracionespictoricas serán reemplazadaspor diagramas de circuitos. En los diagramas de circuitos pictoricos
lavistade los componentes serán reemplazados por símbolos de componentes.
BATERIA
( B )
"CORTO"CIRCUITO ELECTRICO -
LAMPARA
( L)
B
L3 L4
CIRCUITO SERIE - PARALELO
Cuandoun alambre u otro conductor es colocado a traves de las conexiones de un componente, algunas o
todaslas corrientesdel circuito pueden ponerse en "corto" circuito a traves del conductor. Los cortos circuitos
talescomoeste son usualmente no deseados. Estos pueden causar que las baterías pierdan rapidamente su
capacidad.Y estos pueden causar daño al cableado y los componentes. Los cortos circuitos pueden incluso
causarsuficientecalentamientopara quemarel aislamientode uncable! Precaucion!:El cuerpo humano conduce
electricidad,por lo tanto si se toca por descuido un circuito electrico este puede causar un "corto" circuito. Si el
voltajey la corriente son suficientemente altos, usted puede recibir un choque peligroso o incluso letal.
"TIERRA" ELÉCTRICA-
Unode los alambres de la linea de c.a. Se conecta a tierra por una barra de metal. Los empaques de metal de
losdispositivosenergizadoselectricamentese conectan a este alambre de tierra. Esto evita el peligro de choque.
Unalambresin tierra deberá hacer contacto con el empaque de metal. Sin la conexión a tierra, una persona que
tocael dispositivomientras se para en la tierra o un suelo mojado puede recibir un choque peligroso. La tierra
tambienhace referenciaal punto de un circuito en voltaje CERO, conectado o no a tierra. Es por esto, que el
ladomenos(-) de la bateria de los circuitos de arriba y en las paginas siguientes se pueden considerar como
tierra.
+ 1-1/2 V
ESTA ES TIERRA
(Ov ) CON RESPECTO
A + 11/2v y -11/2V~
~
-=- '--SIMBOLO
DE
TIERRA
- 1-1/2V
EL ABC DE LA ELECTRONICA
PULSOS, ONDAS, SEÑALES Y RUIDO
La electronica es el estudio y aplicación de los electrones, su comportamiento y sus efectos. Las aplicaciones
más simples para los electrones son sencillamente en circuitos de ca y de cd en las cuales una corriente es
utilizada para energizar lamparas, electromagnetos, motores, solenoides y dispositivos similares. Lo que lleva
a la electronica mas lejos de estas aplicaciones básicas es la facilidad con la cual el flujo de electrones puede
ser controlado y manipulado.
Este simple circuito es realmente el mas usual y que primero se muestra porque puede enviar información
convirtiendo una secuencia planeada por medio de apagados del interruptor en destellos de luz.
,1// ,11/ ,11/
,-/ ~ ,~/ ~ ,~/'-
'-
'-
'-
'-
......
ON -
OFF
Los destellos de la lampara se pueden presentar por un diagrama como este.
Los patrones de los destelloso pulsos como estos pueden representar informacion compleja como el habla. O
el habla se puede transformar en variaciones proporcionales en la brillantes de una lampara, aquí se muestra
una manera simple para enviar la voz sobre un rayo de luz reflejada.:
~ ((((t
SEÑAL DE VOZ t
BOTE
HOJA DE
ALUMINIO <:= :=l
~,/ LUZ\
~,
' \
I~ 1 I
; : ,:
I LUz REFLEJAD~~ _ _ _ _ /
CINTA
LA INTENSIDAD
DE LA LUZ REPRESENTA
LA SEf\JALDE VOZ
~J\r
EL ABC DE LA ELECTRONICA
(J PULSOS -
Un pulso es un flujo de corriente repentino, breve, creciente o decreciente. El pulso ideal debe tener una
elevación y una caida instantanea, pero los pulsos reales no son tan ideales.
PULSO IDEAL
illUl~
n n n n n n ~ PULSOS
JUUUUUL TIPICOS
JUJL/
o.
---90.%.- - -
Q
PULSO REAL
TIEMPO DE CAlDA
ONDAS-
Unaondaes una fluctuación periodica de la corriente o voltaje. Las ondas de los componentes pueden tener
unasola polaridad (cd) o ambas (ea) (positiva o negativa). Existen varias clases de ondas, aquf se muestran
algunas:
~í\ f\ f.
-l/V
: (\/\/\1.
ONDASINUSOIDALCA ONDASINUSOIDALCD
ONDADECATRIANGULAR RAMPACD
+f\/VV
o
ONDA SINUSOIDAL + CD ONDACUADRADADECA
SINUSOIDAL COMPLEJA VOZ
(J Señales -Unaseñal es una
formadeondaperiodieaque transmite informacion. El procesoque genera la forma de onda se llama modulacion.
Las señalespueden ser de c.a, c.d o de ea QUE VIAJA EN UN NIVEL DE CD. SU ENEMIGO ES....
+ Ruido - ~ los
dispositivoselectrónicosy circuitos generan pequeñas corrientes electricas al azar,. Cuando estas corrientes
no son deseadas,se les llamaruido. El ruido se puede introducir tambien en los circuitos electronicos por medio
de las ondas electromagneticasgeneradas por relampagos, sistemas de ignicion de automobiles, motores
electricos y lineas energizadas.Aunque el ruido puede tener niveles de unicamente pocas millonesimas de un
volt o ampere, puede opacaro igualar facilmente una señal de bajo nivel.
RUIDO + SEÑAL = RUIDO SEÑAL
-'fIJ\Y
RUIDO + SEÑAL = ? ? ?
EL ASC DE LA ELECTRONICA
2. COMPONENTES ELECTRONICOS
Existen docenas de familias diferentes de partes y bloques de componentes que, transportan, controlan,
seleccionan, dirigen, conmutan, almacenan, manipulan, replican, modulan y explotan una corriente electrica.
Aquellos que utilizanmateriales semiconductores son muy,muy importantes y les dedicaremos todo un capitulo.
Pero usted encontrara en este capitulojustamente todo lo que debe conocer.sobre las partes restantes.
ALAMBRE Y CABLE
Son utilizados para conducir una corriente electrica. La mayoria de los alambres estan fabricados de un metal
de baja resistencia como el cobre. El alambre solido es un conductor individual,el alambre trenzado se tuerce
dos o mas veces, o pueden ser conductores trenzados sin cubierta. La mayor parte del alambre esta protegido
por una cubierta de aislante de plastico, goma o laca. Elalambre que ha sido estañado es mas facilde soldar.
ESPECIFICACIONES PARA CABLE DE COBRE SIN AISLANTE
Los cables tienen uno o mas conductoresy mayoraislanteque el alambreordinario.El cable coaxialpuede
conducirseñales de alta frecuencia(comola television).
+ iprecaucionl Siempre utilice alambre nominal para la cantidad de corriente que va a conducir. Si un alambre
esta demasiado caliente al tacto, esta conduciendo demasiada corriente. Utilice un alambre de mayor
calibre o reduzca la corriente.O si no.......
CALIBRE DIAMETRO (mm.) KG I KM CM/OHM
16 1,29 11,64 632,46
18 1,02 7,313 397,51
20 0,812 4,600 250,19
22 0,643 2,895 157,3784
44 0,511 1,820 98,9584
26 0,404 1,145 62,23
28 0,320 0,7198 39,1414
30 0,254 0,4531 24,6126
EL ABC DE LA ELECTRONICA
SWITCH ES
Los interruptores mecanicos permiten o interrumpen el flujo de corriente. Aunque estos tambien pueden se
usadospara dirigir la corriente a varios puntos.
+ INTERRUPTORDE CUCHILLA BASICA - EL INTERRUPTOR MAS SiMPLE.....
CERRADO ~
\
ABIERTO
~,/r
MBOLOS
~ o-- -- VARIOSSI """'ES" <>--4)-DEINTERRU,¡r~ o---
Este es "amado un Interruptor 1p1t (un polo-1 tiro).
+ INTERRUPTORESDE CONTACTO MULTIPLE -
Aquí se muestran los símbolos de la mayoría de ellos.
(La línea punteada significa que ambos lados se mueven juntos) 1p2t- un polo- dos tiros 2p1t- dos polos - un tiro
2p2t- dos polos -dos tiros
+ OTROS INTERRUPTORES
De boton. Usualmentespst, normalmente abierto (na) o normalmente cerrado (nc).
NA-
-L~
O O
CON RESORTE
~
NC -
Rotatorios. Con un polo y dos o mas contactos. Se pueden encontrar muchas variedades disponibles en el
mercado.
Mercurio. El interruptor se cierra con una gota de mercurio. Este switch es sensible a la posicion.
Otros. Sepueden encontrar otras clases de Interruptorescomo el de palanca, de arco, de brazo,desllzable.
oprimir push on y push off. e iluminado.
1P2T-
-/ ,o : o.2P2T - ,
-/o
o
.2P1T - ,
o
EL ASC DE LA ELECTRONICA
Relevadores
Unrelevador es un interruptorelectromagnetico.Unapequeña corriente fluyea traves de una bobina en
el relevador creando un campo magneticoque empuja un contacto del interruptorcerrandolo o lo aleja
de otro abriendolo.
CONTACTOS
MOVIL
RESORTE
/DE RETORNO
PIN DE CONTACTO__ MOVIL
u~
( C
u
PINESDE---/ PUNTASDEL
CONTACTO DEVANADO DEVANADO
+ simbolo del relevador -
Los contactod pueden estar disponibles en arreglos 1p1t, 1p2t, 2p1 t, 2p2t Yalgunas otras funciones del interruptor
(como tiempo).
:\Z
t::.
o
o
o
+ reed switch -
Es un par de contactos constituido por dos tiras magneticas planas, puestas dentro de un pequeño tubo de
vidrio.Un campo magnetico cerrara los contactos. Esto hace posible un relevador spst muy simple.
BOBINA
CONTACTOSDEL INTERRUPTOR
IMAN
~ INTERRUPTORMAGNETICO TORNILLOS
í PI MONTAJE
MEDIDOR DE BOBINA MOVIL
Una bobina con una aguja puesta entre los
extremos de un iman de herradura rotara cuando
circule una corriente, este es el principio del
medidor de bobina movi!.
AJUSTA
A CERO
EL ABC DE LA ELECTRONICA
Microfonosy bocinas
Unmicrofonoconvierte las ondas sonoras a variaciones de una corriente electrica.
Lasondas sonoras son primeramente convertidas en movimientos hacia atras y hacia delante en una laminilla
o peliculaflexible llamada diafragma. Entonces estas variaciones causan una corriente electrica por medio de
lossiguientesmetodos:
Carbon - el movimiento del diafragma hace que varie la presión contra los granulos de carbon de la capsula.
Esto provoca cambios proporcionales en la resistencia de la capsula.
Dinamico- una bobina pequeña se mueve a traves de un campo magnetico respondiendo al movimiento del
diafragma. Esto causa la generacion de una salida de corriente proporcional al movimiento.
De capacitor -el movimiento del diafragma altera la distancia entre dos placas de metal. El resultado es una
variacionproporcional de capacitancia de las placas.
De cristal -una tableta de material piezo electrico (que produce voltaje cuando es doblada por la presion de las
ondassonoras)forma el diafragma, o esta ligado mecanicamente al diafragma.
Una bocina convierte las variaciones de un corriente o voltaje en ondas sonoras. Las dos bocinas mas comunes
son:
Magneticas -similares en principio a un microfono dinamico. De hecho, una bocina magnetica se puede utilizar
como un microfono.
Decristal-similares en principio a un microfono de cristal. De hecho, una bocina de cristal se puede utilizar
como un microfono.
MICROFONO
DE CRISTAL
SOPORTES DE CRISTAL
PIEZO-ELECTRICO
DIAFRAGMA
CONO DE
PAPEL
BOBINA MOVIL
DE VOZ
BOCINA MAGNETlCA
EL ABC DE LA ELECTRONICA
RESISTENCIAS
Las resistencias pueden encontrarse en muchos tamaños y formas, y todas estas pueden realizar el mismo
trabajo: Limitar la corriente. Esto se explicara a fondo mas adelante. Primeramente, veamos como se fabrica
una resistencia tipica :
CORRIENTE
SALIENTE
CORRIENTE
ENTRANTE
P/N DE ALAMBRE
COMPOSICION
DE CARBON
CAPSULAPROTECTORA
BANDAS DEL CODIGO DE COLOR
"Carbon"es justamente una manera elegante de describir la mezcla de carbon energizado unidaa una superficie
con pegamento. Esta clase de resistencia es facil de fabricar. Y su valor de resistencia puede variarde una
unidad a la proxima simplementecambiando la relacionde los granulos de carbon a unir.Entre mas concentracion
de carbon haya esta unidad proporcionara menos resistencia.
+ FABRIQUE USTED MISMO UNA RESISTENCIA -
Usted puede fabricar una resistencia dibujando una linea con un lapiz de punto suave en una hoja de papel.
Mida la resistencia de la linea o puntos a lo largo tocando con las puntas de un multimetro en la escala de
resistencia mas alta. La resistencia de una sola linea puede ser muy alta al medirla. Si asi es, pase el lapiz
sobre la linea una docena de veces mas (o mas veces). Aqui se muestra la lectura que tome:
LlNEA DEL LAPIZ
./
./
./
./ ./
./ ./
412,000 ./ ./ ./ ./
OHMS I ./
{
,A.~""././
././
././
././
/./
./
./
./ ./
./ ./
1,800,000 ./ ./ ./ ./
OHMS ( ./
/\ ./
{
,A../ /
././
././
././
/./
./
/
./
./
3,460,000 / / /
i
'OHMS ~/ /.///
A ' ./.;"
//
//
//
//
EL ABC DE LA ELECTRONICA
CODIGODE COLORES DE RESISTENCIAS -
¿Observa las banditas de colores de esta resistencia? En realidad estas hacen de cierta manera que la
resistenciase vea bonita. Pero estas tienen un proposito que va mas alla: Estas bandas que decoran indican el
valorde resistencia de la misma.
Aquise muestra el codigo para interpretar los colores:
ANDAS DEL CODIGO DE COLORES
Se ve complicadola primeravez. Pero usted aprendera a utilizarlo rapidamente. Por ejemplo, ¿cual es el valor
de resistencia en la cualse tienen colores amarillo, violeta y rojo? Amarillo es el primer color asi que el primer
numeroes 4. Violetaes el segundocolor asi que el segundo numero es 7, y el tercer color es rojo, el multiplicador
es 100. Por lo tanto, la resistencia es 47x 100 o 4700 ohms. Sin color en la cuarta banda significa que la
resistencia es de 4700:t 20 %. El 20 % de 4700 es 940. Asi que, el valor real estara entre 3760 y 5640 ohms.
COLOR 1 2 3j MULTIPLlCADOR) I NOTA:ALGUNAS
VECESEXISTEUNA
NEGRO O O 1 CUARTABANDA.
INDICALA
CAFE 1 1 10 TOLERANCIA* DELA
ROJO 2 2 100 RESISTENCIA:ORO
=:t 5 % PLATA= :t 10
NARANJA 3 3 1,000
I % NINGUNA= :t 20 %
AMARILLO 4 4 10,000
VERDE 5 5 100,000
AZUL 6 6 1,000,000
VIOLETA 7 7
GRIS 8 8
BLANCO 9 9
EL ASC DE LA ELECTRONICA
+ SUSTITUCION DE RESISTENCIAS -
¿Que pasaria si necesita una resistencia de 6700 ohms pero solamente puede encontrar una de 6800 ohms?
Por lo general puede utilizar cualquier valor dentro de :1:10%a :1:20%del valor requerido pues haran la
misma funcionoSi un circuito en particular requiere de mas exactitud le avisare.por supuesto que usted
puede construir resistencias a su gusto conectando dos o mas resistencias en serie o en paralelo. Pero
hablaremos de esto mas adelante.
+ ADVERTENCIAS SOBRE LA SUSTITUCION DE RESISTENCIAS -
iLaS resistencias que conducen bastante corriente se pueden calentar mucho! Por lo tanto, siempre utilice
resistencias que tengan la capacidad de potencia apropiada.Si el proyecto que esta fabricando no especifica
la capacidad de potencia para sus resistencias, generalmente se pueden utilizar unidades de 1/4 o 1/2 watt.
+ existen algunas abreviaciones que vera frecuentemente en las resistencias. Las resistencias pueden tener
un sufijo k o m. Como 47k o 10m. La k significa kilo, que viene de la palabra griega para indicar 1,000. Por
lo tanto, 47k significa 47x1 000 o 47000.
M es la abreviacion para megaohm o 1 000 000 ohms. Por lo tanto una resistencia de 1m tiene 1x 1
000000 01 000000 ohms. Resumiendo...
K= x 1 000 (47k= 47 x 1 000 = 47,000 ohms)
M= x 1 000000 ( 2,2 m =2,2 x 1 000 000 = 2 200 000 ohms)
+ OTROS TIPOS DE RESISTENCIAS -
La resistencia hecha de carbon es solamente una de tantas clases diferentes de resistencias. Aqui se mencionan
otras:
Resistencias de película metalica. Varias clases de resistencias utilizan una pelicula delgada de metal o una
mezcla de particulas de metal para lograr resistencias diferentes.
Resistencias de pelicula de carbonoEstas estan fabricadas depositando una pelicula de carbon dentro de un
cilindro pequeño de ceramica. Un corte en espiral ranurado dentro de la pelicula controla la longitud de carbon
entre las puntas, asi como el valor de la resistencia.
Resistencia de alambre devanado. Estas consisten de una forma tubular envueltas con devanados de alambre
de resistencia. Estas tiene una gran exactitud y pueden soportar bastante calor.
Fotoresistencias. Tambien llamadas fotoceldas. Fabricadas de un material sensible a la luz como el sulfuro de
cadmio. Al incrementar el nivel de luz disminuye la resistencia. Esto se vera mas adelante.
Termistor. Es una resistencia sensible a la temperatura. Al incrementar la temperatura disminuye la resistencia.
( En la mayoria de los casos).
EL ASC DE LA ELECTRONICA
+ RESISTENCIASVARIABLES -
frecuentementees necesario cambiar el valor de resistencia.
Las resistenciasvariables son llamadas potenciometros. Estos se utilizan para alterar el volumen de un radio,
cambiarla brillantesde una lampara, ajustar lacalibracion de un medidor, etc. Los preset son potenciometros
equipadoscon una pequeña perilla giratoria de plastico o con una ranura para un desarmador plano. Estos
estandiseñados para ajustes ocasionales.
+ SIMBOLOSDE RESISTENCIAS:
Resistencia Fija Potenclómetro
Como se usan las resistencias
+ CIRCUITOEN SERIE -
Las resistencias en serie se conectan como se muestra aqui:
La resistencia total es simplemente
la suma de las resistencias individuales.
¡
RT
+ CIRCUITO EN PARALELO -
las resistencias en paralelo se conectan como se muestra aqui:
Termlstor Foto Resistencia
R1
R2
La resistencia total es el producto de las dos resistencias dividas por su suma.
Para tres o masresistencias en paralelo, busque su calculadora porque...
DIVISOR DE VOLTAJE -
¡este es super importante! V es determinado por la relacion de r1 y r2, aquí esta la formula.
out
1
R-r""
I-+- +-
R1 R2 R2...etc.
R1 R2
R,.=
R1XR2
R1+R2
VOUT
EL ABC DE LA ELECTRONICA
CAPACITORES
Existen varias clases de capacitores, pero todos estos realizan lamisma funcion:Almacenanelectrones.
Elcapacitar mas simpleesta compuesto de dos conductores separados por un materialaislante llamado
dielectrico.Asi: PLACAS
CONDUCTORAS
~ DIELECTRICO
PINES DE ---"
CONEXION --...
El dielectrico puede ser de papel, película de plastico, mica, vidrio, ceramica, aire o vacío. Las placas pueden
ser discos de aluminio, pelicula de aluminio o de una pelicula delgada de metal aplicada a los lados contrarios
de un dielectrico solido. El sandwich conductor- dielectrico-conductor se puede enrollar dentro de un cilindro o
dejarse en una oblea plana. Se veran mas de estos tipos adelante.
Como fabricar un capacitor
Usted puede fabricar un capacitor con dos hojas de pelicula de aluminio y una hoja de papel encerado. Doble el
papel alrededor de una hoja fina de aluminio y apile las hojas asi:
LUEGO DOBLE LA HOJA
HOJA DE METAL
HOJA DE METAL
PAPELCERA
PAPEL DOBLADO
i Asegurese de que las hojas de metal no entren en contacto!. Presione las terminales de una bateria de 9 volts
con los extremos de las hojas de metal. Luego toque con las puntas de un multimetro de alta impedancia las
hojas de metal. El medidor indicara un pequeño voltaje por pocos segundos. Luego el voltaje caera a cero.
+ CARGANDO UN CAPACITOR -
El lado negativo de nuestro capacitor hecho en casa se carga con electrones casi inmediatamente. Puesto que
las resistencias limitan la corriente usted puede disminuir el tiempo de carga colocando una resistencia
entre el capacitor y una bateria de 9 volts:
9 VOLTS
Aquise
muestra una
grafica del
tiempo de carga: TIEMPO
+ DESCARGANDO UN CAPACITOR -los electrones de un capacitor cargado se disiparan gradualmente a
G-
EL ABC DE LA ELECTRONICA
travesdel dielectrico hasta que ambas placasobtengan una carga igual. El capacitor esta entonces descargado.
El capacitor se puede descargar rapidamente conectando entre si sus placas. O puede ser descargado
mas lentamente conectando una resistencia a traves de este:
R
Aqui se muestra
una grafica del
tiempo de
descarga: TIEMPO
+ ESPECIFICACIONESDELOSCAPACITORES-la habilidad para almacenar electrones es conocida como
capacitancia. La capacitancia esta medida en faradios. iUn capacitor de 1 faradio conectado a una fuente
de1voltalmacenara6 280 000 000 000 000 000 ( 6,28 x 10 18)electrones!. La mayoria de los condensadores
tienenvaloresmucho mas pequeños. Los condensadores mas pequeños tienen unidades de picofaradios
(trillonesimaparte de un faradio) y los condensadores mas grandes tienen unidades de microfaradios
(millonesimaparte de un faradio). Resumiendo:
1 faradio = 1f
1 microfaradio = 1 f.l f = 1 x 10-6f = 0,000 0001 f
1 picofaradio = 1pf = 1 x 10-12f = 0,000 000 000 001 f
SUSTITUCIONDE CAPACITORES - el valor de capacitancia especificada para la mayoria de los capacitores
puede ser de 5 a 100 % diferente del valor real. Por lo tanto pueden sustituirse con frecuencia valores
cercanospara un valor especificado. Sin embargo, ¡asegurece de utilizar un capacitor con la capacidad de
voltajemaximo esperado!.
PRECAUCIONESEN LA SUSTITUCION DE UN CAPACITOR -Debe
asegurarsede que el capacitor que planea utilizar cumpla o exceda la
capacidadde voltaje requerido. De otra manera su dielectrico puede
ser dañado por la carga almacenada. El valor del voltaje esta
usualmenteimpreso en el capacitor. V significa volts. Wv significa el
voltajede operacion (working voltage, es lo mismo).
~ ---DESARMADOO
PLACAMOVIL 0-
---......
~-- PLACA FIJA
M - PINES
PLACAS
FIJAS
EL ABC DE LA ELECTRONICA
TIPOS DE CAPACITORES -
Los capacitores estan usualmente catalogados de acuerdo a su dielectrico. Por esto usted vera nombres
referidos a ceramica, mica, poliestireno, poliester y muchos otros. Todos estos son capacitores de valores
fijos. Algunos capacitores tienen capacidad variable y una clase especial de capacitores fijos tiene mucha
mas capacidad que otros capacitores, aqui se mencionan algunos:
Capacitores variables. Estos usualmente tienen una o mas placas fijas y una o mas placas movibles.
La capacitancia se varia al hacer girar una barra unida a un lado de las placas moviles.
Este tipo es usado para sintonizar los receptores y transmisores de radio. El dielectrico es usualmente el aire.
Este tipo es usado para afinar osciladores como aquellos que se utilizan en los relojes digitales. Estos
capacitores normalmente son pequeños.
CONDENSADORES ELECTROLlTICOS -
Son los unicos que estan formados de una capa delgada de oxido sobre aluminio o tantalio. La hoja de oxido es
el dielectrico. Este es el de mayor capacitancia que todos los que no son de este tipo. Las unidades de tantalio
tienen mayor capacitancia por volumen y mayor vida que los electroliticos de aluminio. Pero son mas costosos.
La mayor parte de los electroliticos son Dolarizados.
Estos se deben conectar en un circuito con su polaridad apropiada:
La terminal positiva debe ir
Al punto positivo. PELIGRO!
.
Símbolos de los capacítores
220 IJf
CAPACITOR
FIJO
CAPACITOR
FIJO POLARIZADO
CAPACITaR
VARIABLE
600 V
+ íPRECAUCIONI Los capacitores pueden almacenar una carga por un tiempo cosiderablemente grande
despues de que estos han sido apagados. ¡Estacarga puede ser peligrosa!. ¡Una carga grande electrolitica
de unicamente 5 o 10volts pueden derretir la punta de un desarmador colocado a traves de sus terminales!.
iLos capacitores de alto voltaje como aquellos utilizados en los aparatos de tv y unidades como el flash de
una camara fotografica pueden almacenar una carga letal!. Nunca toque las terminales de tales capacitores.
iVa que usted puede ser enviado al otro lado de la habitacion!
EL ABC DE LA ELECTRONICA
Como se utilizan los capacitores
+ CIRCUITOEN SERIE -frecuentemente los capacitores se conectan en serie como se muestra:
Lacapacitancia total es el producto de las dos capacitancias divididas entre la suma.
¿Cómo calculo para tres o mas capacitores en serie?
+ CIRCUITOEN PARALELO - los capacitores en paralelo se conectan como se muestra aqui:
La capacitancia total es la suma de las capacitancias individuales.
+ Y MAS -existen otras maneras variadas para usar los capacitores, algunos de los cuales son mostrados
enseguida...
APLICACIONES DE LAS RESISTENCIAS Y LOS CAPACITORES
Las resistencias y los capacitores son los ingredientes clave de muchos circuitos electronicos. Aqui se
explican las razones:
+ FILTRODE UNA FUENTE DE PODER -un capacitar suavizara (filtrara) los pulsos de voltaje, y los convertira
en una corriente continua (c.c.) estable en una fuente de poder.
+ VOLTAJEDE SALIDA
FILTRADO (CD)
e
- TIERRA
CORRIENTEALTERNA
(CA)
RECTIFICADOR
+ ELIMINADORDE PICOS -
Los circuitos logicos digitales, los cuales veremos mas adelante, pueden utilizar mucha corriente al apagar-
encender o viceversa.Esto puede causar reducciones cortas pero substanciales en la energia aplicada a
los circuitos cercanos.Estos picos de energia ( o tambien son llamados impulsos electricos transitorios)
pueden ser eliminados colocando un capacitar pequeño (0,1micro faradio) a traves de las terminales de
alimentacion de un circuito logico
PICO~y
NIVEL DE VOLTAJE
SIN CAPACITOR
J
CIRCUITO
LOGICO
, I NIVEL DE VOLTAJE
\~ CON CAPACITaR
El capacitar actual como una Bateria miniatura que
suministra Energia durante el pico.
C1
r k k r
CT I
CT
C1 '2
PARALELO C1XC2 SERIECT= C1+C2 CT= C1+C2
EL ASC DE LA ELECTRONICA
+ FILTRO SELECTIVO DE C.A-C.C. -
Con frecuencia una señal electrica acompañara a una señal de CoCoEstable. Por ejemplo, la señal de un
sistema de comunicaciones de onda corta se puede observar como esta cuando es de noche:
Pero la luz del sol causa esto:
v
:T~) CONVERGENCIA CD ESTABLE- t CAUSADA POR LA LUZ DEL SOL
Un capacitor dejara pasar la señal fluctuante de ca y bloqueara completamente el nivel de estable de coco
+ CIRCUITOR-C: Dos circuitos que combinan una resistencia (r) y un capacitor (c) son muy importantes,
estos son, el integrador y el diferenciador. Ambos circuitos son utilizados para dar otra forma a un flujo
entrante de ondas o pulsos.
El producto de r y c en estos circuitos es llamado la constante de tiempo rc. Para los circuitos mostrados abajo,
la constante de tiempo rc (en segundos) es al menos 10 veces el intervalo entre los ciclos o pulsos entrantes.
1 integrador. Aqui se muestra un integrador re basico:
Si se aumenta la velocidad de la entrada de pulsos, las formas de onda de salida ( frecuentemente llamadas
diente de sierra) no alcanzara su altura total (amplitud). Es facil diseñar un amplificador que ignore ondas de
una amplitud menor a una deseada.por esto, el integrador puede funcionar como un filtro que unicamente pasa
las señales bajas a cierta frecuencia.
2 diferenciador. Aqui se muestra un diferenciados basico:
ENTRADA SALIDA
ENTRADA
SALIDA : ~
Este circuito produce ondas de salida simetricas con picos definidos positivos y negativos. Es utilizado
para producir generadores de pulso angosto para receptores de tv y para disparar circuitos logicos
dlgitales. .
+ MASACERCA DEL RC -Vera frecuentemente referencias de la constante de tiempo rc en un circuito. Es
el tiempo en segundos de carga o descarga de un capacitor de que va a hasta el 63,3% del cambio en la
carga.
+
ENTRADA o UllJ SALIDA
IN O
I
+
e OUT O
BOBINAS
EL ABC DE LA ELECTRONICA
Lose\ectrones que se mueven a traves de un alambre provocan un campo electromagnetico que rodea el
alambre.Como usted sabe del capitulo 1, al pasar la corriente a traves de un alambre que ha sido enrollado
comobobina (p.15) crea un campo aun mayor.Este campo hace posible que los solenoides, mótores y bobinas
electromagneticastengan otras funciones importantes, ademas:
1.Las bobinas oponen resistencia a cambios rapidos en el flujo de corriente que pasa a traves de ellas, mientras
que dejan pasar libremente corrientes de c.c. Estables, aqui se muestran algunos ejemplos:
ENT-RADA BOBINA
SENOIDAL LENTA
SENOIDAL RAPIDA
ONDA CUADRADA VLENTA
ONDA CUADRADA RAPIDA
J\JV
Algunasveces una bobina producira una resonancia en una onda cuadrada que pasa a traves de esta. Esto
puede suceder cuando la resistencia dela trayectoria externa que conecta a las terminales de la bobina es alta.
-~~~
ESTOES CAMPANEO - :::;::::!::
ONDA CUADRADA
1. Laenergiade un campo alrededor de un devanado puede ser inducida (transferida) a un segundo devanado
cercano.Este es el principio del transformador:
,' ,, ,
{
',~--" '-" ' \
" " " " "
I , I \ ,I , , , ,
I I I I, , , I
, \ \ I 'r ¡
\ \ \ , '''''\ , ' .,' I ,
\' -',',
, "','
" ~',----~ CAMPO
El lado de la entrada del transformadorse llama primario. El lado de la salida es llamado secundario.
ENTRADA
}
SALIDA
EL ASC DE LA ELECTRONICA
+ TIPOS DE BOBINAS-
Existen varios tipos diferentes de bobinas.Aqui se muestran algunas de estas:
BOBINADESINTONIZACION.Losradios utilizanvarias bobinas para ayudar a seleccionar una señal deseada.
Las bobinas de sintonia tienen derivaciones o un nucleo movil de tal manera que su inductancia pueda cambiar
al moverse, de aqui que la frecuencia de resonancia, se pueda cambiar.
~
"-- TORNDILEt~S~LEOAJUSTE
BOBINA DE ANTENA. Los radios utilizan frecuentemente una bobina de sintonizacion para captar las señales
de radio.
t
BOBINA PUNTAS
BOBINA DE REACTANCIA. Utilizada en varios circuitos para limitar o suprimir las fluctuaciones de las señales
mientras pasan una corriente estable. Las bobinas de reactanciaestan disponibles en varias formas y tamaños
1\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\1 .
t .
NUCLEO DE FERRITA
( FORMA DE BARRA)
I
t
BOBINA
ENCAPSULADA
TERMINAlES_
DE CONEXION
TRANSFORMADOR. Son muy importantes por eso les dedicaremos una seccion completa.
+ APLICACIONES DE LAS BOBINAS -
Adicionalmente de las ya descritas, las bobinas se utilizan en filtros que pasan selectivamente frecuencias
especificas.
+ ¡PRECAUCIONI Un pulso de alto voltaje se puede produciren una bobina de reactancia. Cuando la corriente
que fluye a traves de esta es interrumpida. iTenga cuidado!
EL ABC DE LA ELECTRONICA
TRANSFORMADORES
Los transformadores son una de las principales clases de bobinas, tienen dos o mas devanados
usualmente envueltos en un nucleo comun fabricado de hojas de acero laminadas. Aqui se muestra un
transformador simple:
PRIMARIO
SECUNDARIO
NUCLEO
LAMINADO
Silacorriente que fluye a traves del devanado primario varia (c.a.), sera inducida una corriente al devanado
secundario.Una corriente de c.c. Estable no seratransferidade undevanadoa otro.
+ COMO FUNCIONAN ESTOS - los transformadores tienen la habilidad de transformar voltaje y corriente a
nivelesmayoreso menores.Porsupuesto,estos no, producenenergiade la nada.Por eso,si untransformador
ampliael voltajede una señal, reduce su corriente. Y si reduce el voltaje de una señal, aumenta su corriente.
Enotras palabras... ¡Laenergia que fluye desde un transformador no puede exceder la energia de entrada!.
+ RELACION DE VUELTAS - la relacion de vueltas del primario al secundario determina la capacidad de
voltajedel transformador...
Relacion 1:1
el voltaje y la corriente en el primario son transferidos sin alteraciones al
secundario. Llamado frecuentemente transformador de aislamiento.
AMPLIFICAR
3\\L
Elevador
el voltaje se incrementa por la relacion de vueltas.Asi que una relacionde vueltas
de 1: 5 aumentara de 5 volts en el primario a 25 volts en el secundario.
REDUCCION
311E Reductorel voltaje se reduce por la relacion de vueltas. Asi que una relacion de vueltasde 5: 1 disminuira de 25 volts en el primario a 5 volts en el secundario.
EL ABC DE LA ELECTRONICA
+ TIPOS DE TRANSFORMADORES Y APLICACIONES -
Aqui se muestran
Algunos tipos de transformadores:
AISLAMIENTO ESTANDAR 1:1 NUCLEO DE
~ FERRITA
EMBOBINADO ~ ~~BOBINA- .. ..Utilizado para aislar ~ ~diferentespartesde un -circuito y para .
proporcionar
proteccion contra un
choque electrico.
TRANFORMADOR
Conversion de potencia
Transformador de potencia utilizadousualmente
para reducir el voltaje de la linea de alimentacion
a un nivel apropiado.
Transformador
utilizado por la
compañía de luz.
ALTO VOLTAJE
Bobina de ignicion automotriz. __,....
x
BOBINA DE
IGNICION
AUTOMOTRIZ
Utilizadopara producir las
chispas de ignicion de
motores de gasolina.
Tambien se utilizan para
energizar los cinescopios
de los televisores, algunos
lasers, luces de neon etc.
AUDIO
Derivaciones
primario y
secundario
Utilizado para igualar la
impedancia* de un
amplificador para
microfono,bocinas u otros
dispositivos.
Miniatura
* Oposicion al flujode corriente alterna.
NOTA: LAS PUNTAS DE LOS TRANSFORMADORES ESTAN ALGUNAS VECES CODIFICADAS POR
COLORES.
EL ASC DE LA ELECTRONICA
3. SEMICONDUCTORES
Los componentes electronicos mas importantes y excitantes son los que se fabrican de cristales y se les llama
semiconductores. Dependiendo de ciertas condiciones, un semiconductor puede actuar como un conductor o
un aislador.
SILICIO
Existen varios materiales semiconductores diferentes, pero el silicio
arenade mar- es el mas popular.
-el principal ingrediente de la
Unatomo de silicio solo tiene cuatro electrones en su
capaexterior,sería idealque tuvieraocho, sin embargo,
un atomo de silicio se enlazara hasta con cuatro de
sus vecinospara compartir electrones:
ATOMO DE SILICIO
NUCLEO
~ ~ (o¿)J\!
'\
~~
.
~ ~
~\ Vd '\ >=<
@j.(o¿)Á(o¿)
Un grupo de atamos de silicio compartiendo electrones
externos y forman una composicion regular llamadacristal.
Esta es la vista magnificada de un cristal de silicio. Por
simplicidad, unicamente son mostrados los electrones
externos de cada atomo.
¡Elsilicio forma el 27,7% de la composicion de la CORTEZA terrestre! Unicamente el oxigeno tiene mayor
presencia.El silicio nunca se encuentra en su estado puro. Cuando se purifica, es de color gris obscuro.
El silicio y el diamante
comparten la misma
estructurade cristal y otras
propiedades. Solo que el
silicio no es transparente.
El silicio se puede cultivar en
grandes cristales, el cual se
.-- SEMILLADECRISTAL corta en tabletas para fabricar
partes electronicas.
FUNDENTE
SILICIO' DERRETIDO
1300°C
EL ABC DE LA ELECTRONICA
+ RECETAS DE SILICIO -
SORO
+ BARRA DE SiliCIO CONDIMENTADO CON P & N -
El SILICIO PURO NO ES MUY USUAL.
POR ESTO LOS FABRICANTES DE SILICIO
CONDIMENTANSUS RECETASDE SILICIO CON
UNA PIZCA DE FOSFORO, BORO U OTRAS
ESPECIES. ESTO SE LLAMA DOPADO DEL
SILICIO. CUANDO CRECE Y SE CONVIERTE EN
CRISTALES, EL SILICIO DOPADO TIENE
PROPIEDADES ELECTRONICAS MUY UTILES!.
El boro, el fosforo y otros atomos se pueden unir con los atomos de silicio para formar cristales. i Aqui esta el
truco! : Un atomo de boro tienen unicamente tres electrones en su capa exterior. Y un atomo de fosforo
tiene cinco electrones en su capa exterior. El silicio con electrones de fosforo extras es llamado silicio del
tipo-n (n=negativo). El silicio con atomos de boro y electrones deficientes es llamado silicio del tipo-p
(p=positivo).
SILICIO DEL TIPO-P -
Un atomo de boro en un grupo de atomos de silicio
deja una avertura de electron vacante llamado
"hueco". Es posible que un electron de un atomo
cercano "caiga" dentro de este hueco. Por lo tanto,
el hueco se ha movido a una nueva ubicacion.
Recuerde que los huecos se pueden mover a
traves del silicio (asi como las burbujas se mueven
a traves del agua).
SILICIO DEL TIPO-P -
Un atomo de fosforo en un grupo de atomos de silicio
dona un electron extra. Este electron extra se puede
mover a traves del cristal con facilidad. En otras
palabras, el silicio del tipo-p puede portar una corriente
electrica. Asi los huecos del silicio tipo-p "portan" la
corriente
ELECTRONEXTRA
EL ABC DE LA ELECTRONICA
EL DIODO
Ambossilicios del tipo-p y tipo-n conducen electricidad. La resistencia de ambos tipos es determinada por la
proporcionde los huecos o electrones excedentes. Por esto ambos tipos pueden operar como resistencias. Y
estosconduciranelectricidad en cualquier direccion.
¡Poniendo algo de silicio tipo-p en un trozo de silicio tipo-n, los electrones fluiran a traves del silicio en una unica
direccion!. Este es el principio del diodo. La interfaz p-n es llamada union pn.
7- COMO FUNCIONAEL DIODO - aqui seexplica brevemente como conduce electricidad un diodo en una
direccion(ENSENTIDODIRECTO)mientrasbloqueael flujode corrienteen direccionopuesta(inversa).
POLARIZACION EN SENTIDO DIRECTO POLARIZACION EN SENTIDO INVERSO
FLUJO DEL ELECTRON
FLUJO DEL HOYO
SIN FLUJO DE CORRIENTE
Aqui la carga de una bateria rechaza los huecos
y los electrones hacia la union. Si el voltaje
excede 0,6 volts (silicio), entonces los electrones
cruzaran la union y se combinaran con los
huecos, y fluira una corriente.
Aquí la carga de la bateria atrae orificios y
electrones de la union. .Por esto, no puede fluir
la corriente.
UN DIODOTIPICO-
Los diodos son comunmente encapsulados en
pequeñoscilindrosdevidrio.Unabandaobscuramarca
laterminaldel catodo. Laterminalopuestaes el anodo.
La corriente fluye cuando el anodo es mas positivo
que el catodo.
P N 11 11 N P
o - ---¡-o
y-- .
o o - - - -....
o -" - - .... I-1>1- :1 --KJ-
EL ASC DE LA ELECTRONICA
+ OPERACION DEL DIODO -
Usted ya esta enterado que el diodo es como una valvula electronica de una via. Es importante comprender
algunos aspectos adicionales de la operacion del diodo. Aqui se mencionan algunas claves:
1. Un diodo no conducira hasta que el voltaje en sentido directo alcanza cierto punto de umbral. El voltaje para
los diodos de silicio es de aproximadamente 0.6 volts.
2. iSi la corriente directa es excesiva, el chip
semiconductor se puede quebrar o derretirl Y se pueden
separar los contactos. Si el chip se derrite, el diodo puede
conducir repentinamente en ambas direcciones. iEI
calentamiento resultante puede vaporizar el chip\.
3. Demasiado voltaje inverso causara que el diodo
conduzca en la direccion equivocada. Ya que este voltaje
es alto, el incremento repentino de la corriente puede
dañar al diodo.
+ RESUMIENDO LA OPERACION DEL DIODO -
Esta grafica resume la operacion del diodo. (Esta es una
aproximacion).
v = VOLTAJE EN SENTIDO INVERSO
R
V = VOLTAJE EN SENTIDO DIRECTO
F
I = CORRIENTE EN SENTIDO INVERSO
R
I = CORRIENTE EN SENTIDO DIRECTO
F
. VF
\. 0.6.VOlT
(SILICIO)
EL ASC DE LA ELECTRONICA
Q TIPOS DE DIODOS -
Sepueden conseguir muchas clases diferentes de diodos. Aqui se muestran algunos tipos:
Los diodos de pequeña señal son utilizac10s para
transformar corriente baja de c.a a C.C.,detectar señales
de radio (modulacion), multiplicar voltaje, realizar logica,
absorber picos de voltaje, etc.
Pequeña señal
r o RECTIFICADORDE POTENCIA
Funciona igual que los diodos de pequeña señal, los
rectificadores de potencia pueden controlar mucha
mas corriente. Estos se fabrican en grandes
encapsulados de metal que disipan el EXCESO DE
calor. Y son utilizados principalmente en fuentes de
poder.
El diodo zener es diseñado paratener un voltaieespecifico
de ruptura inverso (conduccion). Esto significa que
los diodos zener pueden operar como interruptores
sensibles al voltaje. Existen diQdoszener disponibles
que tienen voltajes de ruptura (vz) que van desde
aproximadamente 2 volts hasta 200 volts.
CJ ZENER
Todos los diodos emiten alguna radiacion
electromagnetica cuando se polarizan directamente.
Los diodos fabricados de ciertos semiconductores
(como fosforo de arsenico de galio) emiten
considerablemente mas radiacion que los diodos de
silicio. Estosse llaman diodos emisores de luz (Ieds).
CJ EMISION DE LUZ
Todos los diodos responden en algun grado cuando son
iluminados. Los diodos diseñados especificamente
para detectar luz son llamados fotodiodos. Estos
tienen una ventana de vidrio o de plastico en la cual
la luz penetra. Frecuentemente estos tienen una
amplia region de union expuesta. El silicio es un buen
material para los fotodiodos.
o FOTODIODO
EL ASC DE LA ELECTRONICA
COMO SE USAN LOS DIODOS
En el capitulo 9 usted vera como varios tipos de dlodos se utilizan en muchas aplicaciones. Por el
momento aqul hay dos tipos de diodos de pequeña señal y rectiflcadores mas importantes:
+ RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA
+ í\ f\ ~+!\ (\
V V i:*- /
v V
ENTRADACI> SALIDACD
LA MITADDE LASENAL
ES BLOQUEADA
+ RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA
+
ENTRADA CA SALIDA CD
MAS ACERCA DE LA DIRECCION DEL FLUJO DE CORRIENTE
Una señal ondulante (c.a) o voltaje es rectificado a
una señal deuna sola polaridad (c.c.).
Esta "red" de 4 diodos (o puente rectificador)
rectifica ambas mitades de una señal de c.a.
Una corriente electrica es el movimiento de electrones a traves de un conductor o semiconductor. Ya que los
electrones se mueven de una region cargada negativamente a una region cargada positivamente. ¿porque la
flecha de un símbolo del diodo apunta hacia la direccion opuesta? aqui se mencionan dos razones:
1. Desde los tiempos de benjamin franklin, se asumia que tradicionalmente la electricidad fluye de una region
cargada positivamente a una region cargada negativamente. El descubrimiento del electron corrigio esto. (
Muchos de los diagramas de circuitos electricos de la actualidad todavia siguen la vieja tradicion en la cual la
conexion positiva de la fuente de poder es colocada arriba de la conexion negativa como si la gravedad de
alguna manera influyera en el flujo de la corriente.)
2, En un semiconductor, como el que se muestra en la pagina 45, los huecos fluyen en contra del flujo de un
electron. Por lo tanto es comunreferirseal flujode una corrienteconvencionalo de huecosen los semiconductores.
Para exactitud. en este libro en "flujo de corriente" se refiere al flujo del electron. Pero estamos contemplando
los simbolos que indican el flujo del hueco.
EL TRANSISTOR
Lostransistores son dispositivos semiconductorescon tres
terminales de conexion. Un voltaje o corriente muy
pequeña en una terminal puede controlar grandes
cantidades de corriente a traves de los otros dos pines.
Esto significa que los transistores pueden ser utilizados
como amplificadores e interruptores. EXIstendos familias
principalesde transistores:Bipolaresy de efecto de campo
EL ABC DE LA ELECTRONICA
TRANSISTORESBIPOLARES
Estosfusionan una segunda union a un diodo de union
pny puede obtener un sandwich de silicio de 3 capas. El
sandwich puede ser ya sea npn o pnp. De cualquier
manera,la region central actua como llave o compuerta
que controla la corriente que se mueve a traves de las
tres capas.
(
EMISOR
~
+ OPERACION DEL TRANSISTOR BIPOLAR .
Lastres terminales de un transistor bipolar son el emisor, la base y el colector. La base es muy delgada y tiene
menos atomos dopados que el emisor y el colector. Por eso una pequeña corriente de base-emisor causara
que fluya una corriente mayor de emisor-colector.
COLECTOR
SALIDA DE CORRIENTE AMPLIFICADA
N
Lasresistencias protegen al transistor contra la corriente
excesiva (las cuales pueden causar calentamiento
excesivo). N t
BASE
FLUJO
P DE
CORRIENTE
EMISOR
lL
~~L
ELECTRON
I
+ MAS ACERCA DE LA OPERACION DE LOS TRANSISTORES BIPOLARES
Los diodos Y los transistores comparten varias caracteristicas claves:
1. la union base-emlsor \0 alado) no conduclra nasta que el voltaje no inversor exceda O,E)
volts.
2. La excesiva corriente causara que un transistor se caliente y funcione inapropiadamente.
¡Si un transistor esta caliente cuando se toca, puede estar ocurriendo algun problema!!.
3. La corriente o voltaje excesivo puede dañar o destruir permanentemente el chip que
forma el transistor. Si el chip no se daña. sus delgados pines de conexion se pueden derretir
o separar del chip. iNunca conecte un transistor inversamente!.
EL ABC DE LA ELECTRONICA
CONMUTACION y PEQUEÑA SEÑAL
DE POTENCIA
DE ALTA FRECUENCIA
+ SIMBOLOS DEL TRANSISTOR BIPOLAR -
Los transistores de pequeña señal son utilizados para
amplificar señales de bajo nivel. Los transistores de
conmutacion estan diseñados para operar totalmente como
interruptores encendido/apagado. ¡Algunos transistores
pueden realizar la funcion de amplificar y tambien conmutar
muy bien!.
Los transistores de potencia son utilizados en los
amplificadores de alta potencia y fuentes de alimentacion.
Su tamaño grande y encapsulado metalico los mantiene
frios.
Lostransistoresdealta frecuenciaoperan en las frecuencias
de radio, television y micro ondas. La region de la base es
muy delgada y el chip real es muy pequeño.
Las flechas apuntan la direccion del flujo del hueco.
COLECTOR ( C ) E
Cuando la base de un transistor npn se aterriza (Ov),no fluye corriente del emisor al colector ( el transistor esta
apagado). Si la base es polarizada directamente por al menos 0,6 volts, fluira una corriente del emisor al
colector (el transistor esta encendido). Cuando se opera unicamente en estos dos modos, el transistor funciona
como un interruptor.Si la basese polariza directamente, la corriente de emisor a colector seguira lasvariaciones
de una corriente de base mucho mas pequeña. El transistor entonces funciona como un amplificador. Esta
explicacion se aplica a un transistor en el cual el emisor es la conexion comun de tierra tanto para la entrada
como para la salida y se le llama circuito de emisor-comun. Algunos circuitos emisor-comun simplificados se
muestran abajo. Asi puede ver como se utilizan en los circuitos reales, de cada ejemplo se puede ver una
aplicacion tipica de operacion en el capitulo 9.
.@:
p
.@:B NBASE(B) P
NPN PNP
EMISOR ( E ) c
COMO SE UTILIZAN LOS TRANSISTORES BIPOLARES
EL ABC DE LA ELECTRONICA
+ INTERRUPTOR DE TRANSISTOR BIPOLAR
RESISTENCIA
~ BASE
+V
t
RESISTENCIA
~ BASE
t TIERRA OK UTILIZAR UNA RESISTENCIAO COLOCAR UNA LAMPARA
UNICAMENTE ES POSIBLE TENER DOS ENTRADAS:
Tierra (Ovolts) y el voltaje positivo de la bateria ( +v). Por lo tanto el transistor se apaga o se enciende. La
res;stec;ade base tipica es de 5000 a 10 000 ohms. (Si la resistencia es reemplazada por un alambre, la
'amparase puede encender o apagar desde una distancia considerable).
+ AMPLIFICADOR DE C.C. CON TRANSISTOR BIPOLAR
RESISTENCIA
EN SERIE
MEDIDOR DE___
CORRIENTE
La resistencia variable polariza
directamente al transistor y controla la
corriente de entrada (base emisor). El
medidor indica la corriente de salida
(colector-emisor). La resistencia enserie
protegeel medidorde corriente excesiva.
En un circuito en operacion, la resistencia variable puede estar en serie con un segundo componente que tenga
una resistencia que varia con la temperatura, luz, humedad, etc. (El agua es la resistencia variable en un
medidorde humedad de la pagina 97) cuando la señal de entrada cambia rapidamente, se utiliza un amplificador
como el que se muestra abajo.
+ AMPLIFICADOR DE CA CON TRANSISTOR BIPOLAR
RESISTENCIA
DE POLARIZACION __
Este es el mas simple de los
ampllficadores de ca basicos. El
capacitor de entrada bloqueara cualquier
componente de cc en la señal de entrada.
SE-
~AL DESALIDA
+10v
~
MíIFICADA NIVELDE
o ~ POLARI~
SEÑAL DE SALIDA
SE INVIERTE
EL ABC DE LA ELECTRONICA
La resistencia de polarizacion se selecciona de un valor adecuado para dar un voltaje de salida de
aproximadamente la mitad del voltaje de la bateria. La señal amplificada ''viaja'' en este voltaje de salida estable
y varia hacia arriba y hacia abajo. (Sin la resistenciade polarizacion, unicamente la mitad positiva de laseñal de
entrada que sobrepase 0,6 volts (ver p.46) sera amplificada. (Esto causara una distorsion severa). Para ver una
version de un modo de operacion de este amplificador, vaya a la pagina 115 y vea la seccion de salida del
transmisor de onda corta.
TRANSISTORES DE EFECTO DE CAMPO
Los transistores de efecto de campo (o fets) se han vuelto mas importantes que los transistores bipolares. Estos
son faciles de fabricar y requieren de menos silicio. Existen dos familias principales de fets, de union y
semiconductor metal-oxido- semiconductor. iEn ambos casos una corriente de salida puede ser controloda por
un pequeño voltaje de entrada y practicamente sin corriente de entrada!.
Fets, de union los dos tipos de fets son: Canal-n y canal-p.
El canal es como una resistencia de silicio que conduce
corriente que se mueve de la fuente al drenaje. Un voltaje
en la compuerta incrementa la resistenciadel canal y reduce
la corriente de la fuente del drenaje. Por lo tanto el fet se
puede utilizar como un amplificador o un interruptor.
(
FUENTE
(
-+- OPERACION DEL FET DE UNION-
)
DRENAJE
)
El arreglo de abajo muestra como opera un fet de canal n. Un voltaje de compuerta negativo crea dos regiones
de alta resistencia (el campo) en el canal de silicio tipo-p. El mas voltaje de compuerta causara que los
campos se fusionen y aislen completamente la corriente. La resistencia compuerta-canal es muy alta.
o VOLTS
\
.COMPUERTA
MAX.
CORRIENTE
DRENAJE
-0.5VOLT
\....
FUENTE
TIERRA
GU SIN
CORRIENTE CORRIENTE
DRENAJE DRENAJE
N e Ino
-1VOLT
. O . "',', ,. ,'1, . \...." , .. \'"'1 " I I ',,, r'
:: O""
" 11,1ti '1 ", " ' , " ". , " """ COMPUERTA d o '-t COMPUERTA
Q'O t:, .(J"
FUENTE FUENTE
EL ASC DE LA ELECTRONICA
MAS ACERCA DE LOS FETS DE UNION
Ya que estos son controlados por voltaje, los fets de union ( o jfets) tienen importantes ventajas sobre los
transistoresbipolares controlados por corriente:
1. La resistenciadel canal-compuerta de un jfet es muy alta (millones de ohms). Por esto el jfet tiene un efecto
pequeñoo nulo en los componentes externos o de los circuitos conectados a su compuerta.
2. La alta resistencia del canal- compuerta significa que practicamente no fluye corriente en el circuito de la
compuerta. ¿Por que es muy alta la resistencia? La compuerta y el canal forman un diodo. Como la señal de
poJarizacionde este diodo es inversa, la compuerta tiene una resistencia de entrada muy alta.
3. Como los transistores bipolares, los jfets se pueden dañar o destruir debido a corrientes o voltajes excesivos.
TIPOS DE FETS DE UNION-
Losjfets son utilizados en muchas aplicaciones diferentes. Ya que estos no pueden ser utilizados en funciones
de alta potencia, la mayor parte de estos estan construidos en pequeñas CAPSULAS de metal o plastico.
Enseguida se mencionan los tipos principales:
PEQUEaA SEaAL y CONMUTACION.
Los jfets de pequeña señal son utilizados en la etapa de
entrada de los amplificadores para suministrar una entrada
de alta resistencia. Estos tambien son utilizados como
interruptores.
Dealta frecuencia
Los jfets de alta frecuencia son utilizados para amplificar o producir
señales de alta frecuencia.
+ SIMBOLOSDE LOS FETS DE UNION-compuerta conectadas internamente.
DRENAJE(D) D
D
I .-L
COMrrRTA=9P11PF= G G ,.u-,) G==iNIINFG G
s U S
S
FUENTE(S) CANAL-N CANAL-P
--G
EL ABC DE LA ELECTRONICA
FETS DE METAL-OXIDO- SEMICONDUCTOR
Los fets de metal oxido Semiconductor (o mosfet) ha
llegado a convertirse en lostransistores mas importantes.
La mayoria de los circuitos integrados de las
computadoras y memorias son conjuntos de miles de
mosfets ubicados en un trozo pequeño de silicio.
¿Porque?Los mosfets son facHesde fabricar, pueden ser
muy pequeños, y algunos circuitos mosfet consumen una
cantidad de energia insignificante. Los nuevos tipos de
mosfets de potencia son muy utiles.
OPERACION DEL MOSFET
Todos los tipos de mosfets son del tipo-n y tipo-p. A
diferencia del fet de union, la compuerta de un mosfet no
tiene contacto electrico con la fuente y el drenaje. Una
capa parecida al vidrio hecha de dioxido de silicio ( un
aislante) separa el contacto de metal de la compuerta del
resto del transistor.
CONTACTODE
COMPUERTA ~
DE ALUMINIO \
AISLADOR
SILICIO OXIDO
Un voltaje de compuerta positivo atrae los electrones
a la region baja de la compuerta. Esto crea un canal
tipo-n delgado en el silicio tipo-p entre la fuente y el
drenaje. Entonces la corriente puede fluir a traves del
canal. El voltaje de la compuerta determina la
resistencia del canal.
FUENTE
oVOLTS
(COMPUERTA)
SIN
CORRIENTE
+ 0.5VOLT
(COMPUERTA)
ALGUNA
CORRIENTE
+ 1VOLT
(COMPUERTA)
MAXIMA
CORRIENTE
TIERRA
EL ABC DE LA ELECTRONICA
MAS ACERCA DE LOS MOSFETS -
La resistencia de entrada del mosfet es la mas alta que cualquier transistor pueda ofrecer. Este y otros factores
le dan a los mosfets ventajas importantes:
1.La resistenciadel canal-compuerta es casi infinita (tipicamente1,000,000,000,000,000 ohms). Esto significa
que la compuerta no jala corriente de los circuitos externos. (Bueno, solo puede tomar pocas trillonesima de
ampere).
2. Los mosfet pueden funcionar como resistencias variables controladas por voltaje. El voltaje de la compuerta
controla la resistencia del canal.
3. Existen nuevos tipos de mosfets que pueden conmutar corrientes muy altas en pocas billonesimas de segundo.
PRECAUCION - _ //
Debido a que la capa de oxido de silicio es muy
delgada, puede ser traspasada por voltajes
excesivos o incluso por la electricidad estatica.
iEs posible que la carga estatica generada por
la ropa o una envoltura de papel celofan pueda
dañar la compuerta de un mosfetL
TIPOS DE MOSFETS -
@
I\
MOSFET SIMBOLO
DANADO DE PRECAUCION
Asi como los jfets, los mosfets construidos en pequeños encapsulados metalicos o plastico son utilizados para
dar a los amplificadores una resistenciade entrada ultra alta. Estostambien son utilizados como resistencias
controladas por voltaje e interruptores. La categoria mas importante que ha surgido es:
POTENCIA
Los mosfets de potencia permiten que poco voltaje
conmute o amplifique muchos amperes a
velocidades muy rapidas.
SIMBOLOS DE LOS MOSFETS -ESTOS SON LOS MAS COMUNES.
COMPUERTA
(G) DRENAJE
(D)
D
G
s
MISFET -N
D
G
G
s
MOSFET - P
EL ASC DE LA ELECTRONICA
COMO SE USAN LOS FETS
Los transistores de efecto de campo son utilizados como ampliflcadores, interruptores y resistencias
controladas por voltaje. Aqul se muestran algunos circuitos ti picos.
+ UN ELECTROMETRO JFET
- -- - -
¿(
--- --
f' /-
~#~
BARRA
CARGADA
+ MANDO DE UNA LAMPARA MOSFET.
(INTERRUPTOR DE BOTON
NORMAlMENTE ABIERTO
O'\lQp
+ ATENUADORDE LAMPARA MOSFET (DIMMER)
RESISTENCIA
/ VARIABLE
CONTROL DE
CORRIENTE PEQUENA
Este circuito ultra simple es la version electronica del
electroscopio. La terminal de la compuerta de un jfet
de canal-n se deja desconectada. Normalmente esta
fluyendo una corriente de la fuente al drenaje. Cuando
un objeto cargado negativamente (como un peine de
plastico que ha sido pasado por su cabello) se coloca
cerca de la compuerta,el flujo de la corriente se reduce
o se detiene.
Este circuito muestra como un mosfet de potencia
puede ser utilizado para encender una lampara u
otro dispositivo energizado con cd. Ya que el
mosfet de potencia tiene casi una resistencia de
entrada infinita,el interruptorpuede ser remplazado
por una señal de entrada muy pequeña.
Este circuito utiliza un mosfet de potencia como una
resistencia controlada por voltaje.
s
~
~- ,
I I \
CORRIENTE DE
SALIDA GRANDE
EL ASC DE LA ELECTRONICA
ELTRANSISTOR UNIJUNTURA
El transistor unijuntura (ujt) no es un transistor
verdadero, es mas parecido a un diodo con dos
conexionesde catodo. Opera como un interruptor
controlado por voltaje y no amplifica.
+ OPERACIONDEL UJT - normalmentefluirauna
pequeña corriente de la base 1 a la base 2. Cuando el
voltajeaplicado al emisor alcanza cierto umbral (varios
volts),el ujt se activa y fluye una corriente alta de la
base 1 al emisor. Por debajo del voltaje de umbral, no
fluye corriente de la base 1 al emisor.
[J SIMBOLO DEL UJT -el simbolo del ujt hace
recordar al jfet.
/
BASE1
VOLTAJE PEQUENO
í
82
VAJA CORRIENTE
8AJA
CORRIENTE
82 ..1L"'81
ALTA CORRIENTE
ALTA
CORRIENTE
TIERRA
E
COMO SON UTILIZADOS LOS TRANSISTORES UNIJUNTURA
82
Este arreglo permite que un ujt haga destellar un diodo
emisor de luz (Ied). la corrientefluyeal capacitor hasta
que el ujtalcance su voltaje de disparo. la corriente
del capacitor es entonces "vaciada"a traves delled. El
led se ilumina hasta que el condensador se descarga.
El ciclo de carga y descarga entonces se repite.
ESTA
CORRIENTE
CARGAEL
CAPACITOR
E
CAPACITOR
'-''-+
I
CAPACITOR
DESCARGA
LA CORRIENTE
EL ASC DE LA ELECTRONICA
Los tiristores son dispositivos semiconductorescon tres pines
de conexion. Una pequeña corriente en uno de estos pines
permitira que fluya una corriente muy grande a traves de los
otros dos pines. La corriente controlada puede ser solamente
encendida o apagada. Por esto los tiristores no amplifican las
señales fluctuantes como los transistores lo hacen. En su lugar
estos son interruptoresde estado solido. Existen dos familias
de tiristores, rectificadores controlados de silicio (scr) y triac.
Los scr conmutan corriente directa y los triacs conmutan
corriente alterna.
EL TIRISTOR APAGADO@\
,,@, CORRIE~
PEQUENA
ENCENDIDO
RECTIFICADORES CONTROLADOS DE SILICIO (SCRS)
ANODO
El scr es similar a un transistor bipolar con una cuarta
capa y por lo tanto tres junturas pn. Es llamado algunas
veces diodo pnpn de 4 capas ya que pasauna corriente
en una direccion unicamente.
OPERACION DEL SCR - si el anodo de
un scr se vuelve mas positivo que el
catodo las dos uniones pn mas alejadas
se polarizan directamente. Sin embargo,
la union pn central, se polariza
inversamentey lacorriente nopuedefluir.
Una pequeña corriente de compuerta
directa polariza la union central pn y
permite que fluya una corriente mayor a
traves del dispositivo. ¡el scr se mantiene
encendido incluso si la corriente de
compuerta es removida!. ( Hasta que se
desconecte la energia).
(";:-.:.:.: .:~-,
1 I~'\ - - _ 1 1
J 1 \ 11____
1 I 1 ¡---'I
ANODO I L_h_1 J 11" " 11
\ , 1,
~
1 ,
~ I
li~
'1
11
'1
11
11
COMPUERTA ::
I~____________-:..__________!_ ______J)
SALIDA
DE
ALTA
CORRIENTE
P
N
p
~
N
CONTROL
DE
CORRIENTE
PEQUENA
CATODO
TIERRA~
+ TIPOS DE SCRS -
Losscrssonclasificadosde acuerdoa la corrientequeestospuedenconmutar.Aquíse mencionastres tipos
generales(sepuedenconsegiren el mercadovariostiposde encapsulados):
Baja corriente
~~
Corriente media
Los scr de baja corriente incluyen aquellos que conmutan desde 1
ampere y 100 volts.
Estos scr conmutan arriba de 10 amperes y varios cientos de volts.
Una aplicación comun es la conmutacion de estado solido para auto
motores.
Alta corriente
¡Estos scr pueden conmutar mas de 2 500 amperes y arriba de varios
miles de volts! Estos controlan motores, luces, aparatos, etc.
EL ABC DE LA ELECTRONICA
SIMBOLO DEL SCR
ANODO
(A)
+ COMOSE UTILIZAN LOS SCR
PINIP
CATODO
(C)
Este8"eglo le muestra como se usa un scr para encender una lampara incandescente. Tambien pueden
ser controlados otros dispositivos.
TRIAC
INTERRUPTOR DE BOTON
NORMALMENTECERRADO
(OPRIMA PARA APAGAR
LA lAMPARA)
El triac es el equivalente de dos scrs
conectados en paralelo. Esto significa que los
triac pueden conmutar ambas corrientes.
directa y alterna. Note que el triac tiene ~
capas mas una region extradel tipo n.Tambien
observecomo lostres pinesde conexionhacen
contacto con las ~ capas.
Q OPERACION DEL TRIAC
VOLTAJE
DE C.A.
SAliDA DE
CORRIENTE
ALTA
CONTROL DE
CORRIENTE
BAJA
::::- - lAMPARA
A
:lJt
INTERRUPTOR ,/
DE BOTON
NORMAlMENTE
ABIERTO
OPRIMA PARA
ENCENDER
LA lAMPARA
P
N
P-.
N
C~ lr G
TERMINAL
PRINCIPAL
1 (oA2)
TERMINAL
PRINCIPAL
2(oA1)
N
P
N
Los dos scrs en paralelo estan cara a cara
en direccion opuesta en el triac (contra
paralelo). Cuando se utiliza para conmutar
corriente alterna, el triac permanece activo
unicamente cuando la compuerta recibe
corriente. Remueva la corriente de compuerta
y se desactiva cuando la c.a. Pasa a cero
volts.
P
N
MT1
EL ASC DE LA ELECTRONICA
TIPOS DE TRIAC - los triac, como los scr, estan clasificados de acuerdo a la corriente que estos pueden
conmutar. Los triacs no tienen la capacidadde alta de potenciacomo los scrs de alta corriente. Aqui se muestran
dos categorias.
De corriente media
Los triac de baja corriente conmutan arriba de 1 ampere y varios centenares
de volts. Tambien se utilizan otros encapsulados.
Estos triac conmutan mas de 40 amperes y desde 1,000 volts.se pueden
encontrar en el mercado también otros tipos de encapsulados.
SIMBOLOS DEL TRIAC -
Recuerde, el triac es lo mismo que dos scrs en contra paralelo:
SCR
MT2
SCR
COMO SE UTILIZAN LOS TRIAC
COMPUERTA
G
N
P INI PIN ~ COMPUERTA
MT2~ MT1
N
MT1
MT1 MT2
Este diseño muestra como un triac puede encender una