Explicación de la electrónica elemental

Explicación de la electrónica elemental

Para un principiante en electrónica, construir proyectos electrónicos básicos de un diagrama de circuito podría ser abrumador. Esta guía rápida está destinada a ayudar a los principiantes proporcionándoles detalles prácticos sobre componentes electrónicos y técnicas de construcción de circuitos. Examinaremos partes elementales como resistencias, condensadores, inductores, transformadores y potenciómetros.

RESISTENCIAS

Una resistencia es una parte que disipa energía, normalmente mediante calor. La implementación se define por la relación conocida como ley de Ohm: V = I X R donde V es el voltaje sobre la resistencia en voltios, I se refiere a la corriente a través de la resistencia en amperios y R es el valor de la resistencia en ohmios. Las representaciones de un resistor se muestran en la figura 1.1.

O somos capaces de hacer uso de resistencia para alterar el voltaje en una ubicación específica del circuito, o podríamos aplicarlo para cambiar la corriente en una ubicación deseada del circuito.



El valor de la resistencia se puede identificar a través de los anillos de colores que la rodean. Encontrará 3 anillos o bandas fundamentales que nos imparten estos detalles (Fig. 1.2).

Las bandas están pintadas con colores específicos y cada banda de color representa un número como se muestra en la Tabla 1.1. Como ejemplo, cuando las bandas son de color marrón, rojo y naranja, entonces el valor de la resistencia será 12 X 1,00.0 o 12,000 ohmios 1,000 ohmios normalmente se identifica como un kilohm o k, mientras que 1,000,000 se llama megaohmio o MOhm.

El último anillo o banda coloreado significa la magnitud de tolerancia de la resistencia, para el valor de resistencia particular. El oro revela una tolerancia de + o - 5 por ciento (± 5%), la plata significa que es + o - 10 por ciento (± 10%). Si no encuentra una banda de tolerancia presente, generalmente significa que la tolerancia es de ± 20 por ciento.

En términos generales, cuanto más grande sea la resistencia, mayor potencia podrá soportar. La potencia nominal en vatios puede variar desde 1/8 W hasta muchos vatios. Esta potencia es básicamente el producto del voltaje (V) y la corriente (I) que pasa a través de la resistencia.

Aplicando la ley de Ohm podemos determinar la potencia (P) disipada por una resistencia como P = V X I = I ^ 2R = V ^ 2 / R donde R es el valor de la resistencia. No encontrará ningún aspecto negativo eléctrico mientras trabaja con una resistencia que puede ser prácticamente más grande que las especificaciones requeridas.

El único pequeño inconveniente podría estar en forma de mayores dimensiones mecánicas y quizás mayores costos.

CONDENSADORES

El nombre anterior para cualquier capacitor solía ser condensador, aunque el nombre actual parece más relacionado con su función real. Un condensador está diseñado con una 'capacidad' para almacenar energía eléctrica.

La función básica de un capacitor es permitir el paso de una corriente alterna (c.a.) a través de él pero bloquear una corriente continua (d.c.).

Otra consideración crucial es que en caso de que un d.c. El voltaje, por ejemplo, a través de una batería, está conectado a través de un capacitor por un momento, esencialmente esta CC continuará permaneciendo a través de los cables del capacitor hasta que un elemento como una resistencia se una a través de él, o puede ser que eventualmente corto las terminales del capacitor entre sí provocando la descarga de la energía almacenada.

CONSTRUCCIÓN

Generalmente, un condensador está hecho de un par de placas separadas por un contenido aislante conocido como dieléctrico.

El dieléctrico podría estar formado por aire, papel, cerámica, poliestireno o cualquier tipo de material diferente apropiado. Para valores de capacitancia mayores se emplea un electrolito para la separación dieléctrica. Esta sustancia electrolítica tiene la capacidad de almacenar energía eléctrica con gran eficiencia.

Comúnmente se requiere una CC constante para el funcionamiento capacitivo. Es por eso que en los diagramas de circuitos encontramos el cable positivo del capacitor indicado como un bloque blanco mientras que el lado negativo como un bloque negro.

Los capacitores variables o ajustables incluyen paletas giratorias separadas por un espacio de aire o un aislante como la mica. Cuánto se superponen estas paletas entre sí, determina el magnitud de la capacitancia , y esto se puede variar o ajustar moviendo el eje del condensador variable.

Se mide la capacitancia en Faradios. Sin embargo, un condensador de un Faradio podría ser sustancialmente grande para cualquier uso práctico. Por lo tanto, los condensadores se designan en microfaradios (uF), nanofaradios (nF) o en picofaradios (pF).

Un millón de picofaradios corresponde a un solo microfaradio, y un millón de microfaradios equivale a un faradio en magnitud. Aunque los nanofaradios (nF) no se utilizan con mucha frecuencia, un nanofaradio representa mil picofaradios.

De vez en cuando puede encontrar condensadores más pequeños con códigos de color marcados en ellos, al igual que las resistencias.

tabla de códigos de colores de condensadores y ejemplo

Para estos, los valores se podrían determinar en pF como se demuestra en la tabla de colores adjunta. El par de bandas en la parte inferior proporciona la tolerancia y el voltaje máximo viable del capacitor.

Debe tenerse en cuenta estrictamente que la clasificación de voltaje impresa en el cuerpo del capacitor representa el límite de voltaje máximo absoluto tolerable del capacitor que nunca debe excederse. Además, cuando se trata de condensadores electrolíticos, la polaridad debe comprobarse cuidadosamente y soldarse en consecuencia.

INDUCTORES

En circuitos electronicos Inductor Las características de trabajo son todo lo contrario de los condensadores. Los inductores muestran la tendencia a pasar una corriente continua a través de ellos, pero intentan oponerse o resistir la corriente alterna. Por lo general, tienen la forma de bobinas de alambre de cobre súper esmaltadas, normalmente enrolladas alrededor de un molde.

Por crear alto valor inductores , normalmente se introduce un material ferroso como núcleo, o se puede instalar como una cubierta que rodea la bobina externamente.

Una característica importante del inductor es su capacidad para generar una 'fem trasera'. tan pronto como se elimine un voltaje aplicado a través de un inductor. Esto sucede normalmente debido a la característica inherente de un inductor para compensar la pérdida de la corriente original a través de la corriente.

Los símbolos esquemáticos del inductor se pueden ver en la Fig. 1.5. La unidad de inductancia es Henry, aunque los milihenrys o microhenrys (mH y respectivamente) se utilizan normalmente para inductores de medida en aplicaciones prácticas.

Un milihenrys tiene 1000 microhenrys, mientras que mil millihenrys equivalen a un Henry. Los inductores son uno de esos componentes que no son fáciles de medir, especialmente si no se imprime el valor real. Además, estos se vuelven aún más complejos de medir cuando se construyen en casa utilizando parámetros no estándar.

Cuando los inductores se utilizan para bloquear señales de CA, se denominan inductores de radiofrecuencia o inductores de RF (RFC). Los inductores se utilizan con condensadores para formar circuitos sintonizados, que permiten solo la banda de frecuencias calculada y bloquean el resto.

CIRCUITOS SINTONIZADOS

Un circuito sintonizado (Fig. 1.6), que involucra un inductor L y un capacitor C, esencialmente permitirá que una frecuencia particular se mueva y bloquee todas las demás frecuencias, o bloqueará un valor de frecuencia específico y dejará pasar a todas las demás. a través de.

Una medida de la selectividad de un circuito sintonizado que determina el valor de frecuencia se convierte en su factor Q (de calidad).

Este valor sintonizado de la frecuencia también se denomina frecuencia resonante (f0) y se mide en hercios o ciclos por segundo.

Un condensador y un inductor se pueden utilizar en serie o en paralelo para formar un circuito sintonizado resonante (Figura 1.6.a). Un circuito sintonizado en serie puede tener una pérdida baja en comparación con un circuito sintonizado en paralelo (figura 1.6.b) que tiene una pérdida alta.

Cuando mencionamos la pérdida aquí, generalmente se refiere a la relación entre el voltaje en la red y la corriente que fluye a través de la red. Esto también se conoce como impedancia (Z).

Los nombres alternativos para esta impedancia para componentes específicos pueden tener la forma de p. resistencia (R) para resistencias y reactancia (X) para inductores y condensadores.

TRANSFORMADORES

Se utilizan transformadores para aumentar una tensión / corriente alterna de entrada a niveles de salida más altos o para reducir la misma a niveles de salida más bajos. Este funcionamiento también garantiza simultáneamente un aislamiento eléctrico completo entre la CA de entrada y la CA de salida. En la figura 1.7 se pueden observar un par de transformadores.

Los fabricantes indican todos los detalles en el lado primario o de entrada a través del sufijo '1'. El secundario, o lado de salida, se indica con el sufijo '2'. T1 y T2 indican la cantidad de vueltas en el primario y el secundario correspondientemente. Entonces:

Cuando un El transformador está diseñado para reducir la red 240 V a un voltaje más bajo, digamos 6 V, el lado primario implica un número relativamente mayor de vueltas utilizando un cable de calibre más delgado, mientras que el lado secundario se construye utilizando un número relativamente menor de vueltas pero utilizando un cable de calibre mucho más grueso.

Esto se debe al hecho de que el voltaje más alto implica una corriente proporcionalmente más baja y, por lo tanto, un cable más delgado, mientras que el voltaje más bajo implica una corriente proporcionalmente más alta y, por lo tanto, un cable más grueso. Los valores netos de potencia primaria y secundaria (V x I) son casi iguales en un transformador ideal.

Cuando el devanado del transformador tiene una derivación de cable extraída de una de las espiras (Fig. 1.7.b), da como resultado la división de la tensión del devanado a través de la derivación, que es proporcional al número de vueltas del devanado separadas por un cable de derivación central.

La magnitud del voltaje neto en todo el devanado secundario de extremo a extremo seguirá estando de acuerdo con la fórmula que se muestra arriba

El tamaño de un transformador depende de la magnitud de su especificación de corriente secundaria. Si la especificación actual es mayor, las dimensiones del transformador también aumentan proporcionalmente.

También hay transformadores en miniatura diseñados para circuitos de alta frecuencia , como radios, transmisores etc y tienen un condensador incorporado conectado a través del devanado.

Cómo utilizar semiconductores en proyectos electrónicos

Por: Bosque M. Mims

Construir y experimentar con proyectos electrónicos puede ser gratificante, pero muy desafiante. Se vuelve aún más satisfactorio cuando tú, como aficionado Termine de construir un proyecto de circuito, enciéndalo y encuentre un modelo de trabajo útil desarrollado a partir de un puñado de componentes basura. Esto, te hace sentir como un creador, mientras que el proyecto exitoso exhibe tu tremendo esfuerzo y conocimiento en el campo respectivo.

Esto puede ser solo para divertirse en el tiempo libre. Algunas otras personas pueden querer realizar un proyecto que aún no se ha fabricado, o pueden personalizar un producto electrónico de mercado en una versión más innovadora.

Para lograr el éxito o solucionar un fallo de un circuito, tendrá que estar bien informado sobre el funcionamiento de los diversos componentes y cómo implementarlos correctamente en circuitos prácticos. Bien, vayamos al grano.

En este tutorial comenzaremos con los semiconductores.

Cómo Semiconductor se crea con silicona

Encontrará una variedad de componentes semiconductores, pero el silicio, que es el elemento principal de la arena, se encuentra entre los elementos más conocidos. Un átomo de silicio consta de solo 4 electrones dentro de su capa más externa.

Sin embargo, es posible que le encante conseguir 8 de ellos. Como resultado, un átomo de silicio colabora con sus átomos vecinos para compartir electrones de la siguiente manera:

Cuando un grupo de átomos de silicio comparte sus electrones externos, se produce la formación de una disposición conocida como cristal.

El siguiente dibujo muestra un cristal de silicio que solo tiene sus electrones externos. En su forma pura, el silicio no proporciona un propósito útil.

Debido a esto, los fabricantes mejoran estos artículos a base de silicio con fósforo, boro e ingredientes adicionales. Este proceso se llama 'dopaje' de silicio. Una vez que se implementa el dopaje, el silicio se mejora con propiedades eléctricas útiles.

Silicio dopado con P y N : Elementos como el boro, el fósforo, se pueden utilizar eficazmente para combinar con átomos de silicio para fabricar cristales. Aquí está el truco: un átomo de boro incluye solo 3 electrones en su capa exterior, mientras que un átomo de fósforo incluye 5 electrones.

Cuando el silicio se combina o dopa con algunos electrones de fósforo, se transforma en silicio de tipo n (n = negativo). Cuando el silicio se fusiona con átomos de boro que carecen de un electrón, el silicio se convierte en un silicio de tipo p (p = positivo).

Silicio tipo P. Cuando el átomo de boro se dopa con un grupo de átomos de silicio, da lugar a una cavidad de electrones vacía llamada 'agujero'.

Este agujero hace posible que un electrón de un átomo vecino 'caiga' en la ranura (agujero). Esto significa que un 'agujero' ha cambiado de posición a una nueva ubicación. Tenga en cuenta que los agujeros pueden flotar fácilmente a través del silicio (de la misma manera que las burbujas se mueven en el agua).

Silicio tipo N. Cuando un átomo de fósforo se combina o dopa con un grupo de átomos de silicio, el sistema da un electrón extra que se permite transferir a través del cristal de silicio con relativa comodidad.

De la explicación anterior entendemos que un silicio de tipo n facilitará el paso de electrones al hacer que los electrones salten de un átomo a otro.

Por otro lado, un silicio tipo p también permitirá el paso de electrones pero en la dirección opuesta. Porque en un tipo p, son los huecos o las capas de electrones vacías los que están causando la reubicación de los electrones.

Es como comparar una persona que corre por el suelo y una persona que corre en un rueda de andar . Cuando una persona corre en el suelo, el suelo permanece inmóvil y la persona avanza, mientras que en la cinta de correr la persona permanece inmóvil, el suelo se mueve hacia atrás. En ambas situaciones, la persona está pasando por un movimiento relativo hacia adelante.

Entendiendo los diodos

Los diodos se pueden comparar con válvulas y, por lo tanto, desempeñan un papel crucial en proyectos electrónicos para controlar la dirección del flujo de electricidad dentro de una configuración de circuito.

Sabemos que tanto el silicio de tipo n como el de tipo p tienen la capacidad de conducir electricidad. La resistencia de ambas variantes depende del porcentaje de huecos o de los electrones extra que posee. Como resultado, los dos tipos también pueden comportarse como resistencias, restringiendo la corriente y permitiendo que fluya solo en una dirección específica.

Al crear muchos silicio de tipo p dentro de una base de silicio de tipo n, se puede restringir que los electrones se muevan a través del silicio en una sola dirección. Esta es la condición de trabajo exacta que se puede observar en los diodos, creados con un dopaje de silicio de unión p-n.

Cómo funciona el diodo

La siguiente ilustración nos ayuda a obtener una aclaración sencilla sobre cómo un diodo responde a la electricidad en una sola dirección (hacia adelante) y asegura el bloqueo de la electricidad en la dirección opuesta (hacia atrás).

En la primera figura, la diferencia de potencial de la batería hace que los huecos y los electrones se repelan hacia la unión p-n. En caso de que el nivel de voltaje supere los 0,6 V (para un diodo de silicio), los electrones se estimulan para saltar a través de la unión y fusionarse con los agujeros, lo que hace posible que se transfiera una carga de corriente.

En la segunda figura, la diferencia de potencial de la batería hace que los agujeros y los electrones se alejen de la unión. Esta situación evita que el flujo de carga o corriente bloquee su camino. Los diodos suelen estar encapsulados en una carcasa de vidrio cilíndrica diminuta.

Una banda circular oscura o blanquecina marcada alrededor de un extremo del cuerpo del diodo identifica su terminal de cátodo. El otro terminal se convierte naturalmente en el terminal del ánodo. La imagen de arriba muestra tanto el revestimiento físico del diodo como su símbolo esquemático.

Ahora hemos entendido que un diodo se puede comparar con un interruptor electrónico unidireccional. Aún necesita comprender completamente algunos factores más del funcionamiento del diodo.

A continuación se presentan algunos puntos cruciales:

1. Un diodo no puede conducir electricidad hasta que el voltaje directo aplicado alcance un nivel de umbral particular.

Para diodos de silicio, es de aproximadamente 0,7 voltios.

2. Cuando la corriente directa se vuelve demasiado alta o por encima del valor especificado, ¡el diodo semiconductor podría romperse o quemarse! Y los contactos de los terminales internos podrían desintegrarse.

Si la unidad se quema, el diodo puede mostrar de repente una conducción en ambas direcciones terminales. ¡El calor generado debido a este mal funcionamiento puede eventualmente vaporizar la unidad!

3. Un voltaje inverso excesivo puede hacer que un diodo conduzca en la dirección opuesta. Debido a que este voltaje es bastante grande, el aumento de corriente inesperado puede romper el diodo.

Tipos y usos de diodos

Los diodos están disponibles en muchas formas y especificaciones diferentes. A continuación se muestran algunas de las formas importantes que se utilizan comúnmente en los circuitos eléctricos:

Diodo de señal pequeña: Estos tipos de diodos se pueden utilizar para conversión de CA a CC de baja corriente, para detectar o demodular señales de RF , en voltaje aplicación multiplicador , operaciones lógicas, para neutralizar picos de alta tensión, etc. para fabricar rectificadores de potencia.

Rectificadores de potencia Diodos : tienen atributos y características similares a los de un pequeño diodo de señal, pero están clasificados para manejar magnitudes significativas de corriente . Estos están montados sobre grandes gabinetes de metal que ayudan a absorber y disipar el calor no deseado y distribuirlo a través de una placa de disipador de calor adjunta.

Los rectificadores de potencia se pueden ver principalmente en unidades de suministro de energía. Los variantes comunes son 1N4007, 1N5402 / 5408, 6A4, etc.

Diodo Zener : Este es un tipo especial de diodo caracterizado por una tensión de ruptura inversa específica. Es decir, los diodos Zener pueden funcionar como un interruptor limitador de voltaje. Los diodos Zener están clasificados con voltajes absolutos de ruptura (Vz) que pueden oscilar entre 2 y 200 voltios.

Diodo emisor de luz o LED : Todas las formas de diodos tienen la propiedad de emitir un poco de radiación electromagnética cuando se aplican a un voltaje de bais directo.

Sin embargo, los diodos que se crean utilizando materiales semiconductores como el fosfuro de arseniuro de galio tienen la capacidad de emitir una cantidad significativamente mayor de radiación en comparación con los diodos de silicio normales. Estos se denominan diodos emisores de luz o LED.

Fotodiodo : Así como los diodos emiten algo de radiación, también exhiben cierto nivel de conducción cuando son iluminados por una fuente de luz externa.
Sin embargo, los diodos que están especialmente diseñados para detectar y responder a la luz o iluminación se denominan fotodiodos.

Incorporan una ventana de vidrio o plástico que permite que la luz entre en la zona sensible a la luz del diodo.

Por lo general, estos tienen un área de unión grande para la exposición requerida a la luz.

El silicio facilita la fabricación de fotodiodos eficientes.

Los diferentes tipos de diodos se utilizan ampliamente en un gran número de aplicaciones. Por el momento, analicemos un par de funciones importantes para señales pequeñas. diodos y rectificadores :

El primero es un circuito rectificador de onda única a través del cual se rectifica una corriente alterna con un suministro de polaridad dual variable en una señal o voltaje de polaridad única (CC).

La segunda configuración es el circuito rectificador de onda completa que comprende una configuración de cuatro diodos y también se denomina como puente rectificador . Esta red tiene la capacidad de rectificar ambas mitades de una señal de entrada de CA.

Observe la distinción en el resultado final de los dos circuitos. En el circuito de media onda, solo un ciclo de la CA de entrada produce una salida, mientras que en el puente completo, ambos semiciclos se transforman en una CC de polaridad única.

El transistor

Un proyecto electrónico puede ser prácticamente imposible de completar sin un transistor, que en realidad forma el componente básico de la electrónica.

Los transistores son dispositivos semiconductores que tienen tres terminales o cables. Una cantidad excepcionalmente pequeña de corriente o voltaje en uno de los cables permite el control de una cantidad significativamente mayor de paso de corriente a través de los otros dos cables.

Esto implica que los transistores son los más adecuados para funcionar como amplificadores y reguladores de conmutación. Encontrará dos grupos principales de transistores: bipolar (BJT) y efecto de campo (FET).

En esta discusión nos vamos a centrar solo en los transistores bipolares BJT. En pocas palabras, al agregar una unión complementaria a un diodo de unión p-n, es posible crear un 'sándwich' de silicio de 3 compartimentos. Esta formación tipo sándwich puede ser n-p-n o p-n-p.

En cualquier caso, la región de la sección media funciona como un grifo o un sistema de control que regula la cantidad de electrones o el cambio de carga a través de las 3 capas. Las 3 secciones de un transistor bipolar son el emisor, la base y el colector. La región de la base puede ser bastante delgada y tiene muchos menos átomos de dopaje en comparación con el emisor y el colector.

Como resultado, una corriente de emisor-base muy reducida da como resultado una corriente de emisor-colector significativamente mayor para moverse. Los diodos y transistores son similares con muchas propiedades cruciales:

La unión base-emisor que se asemeja a una unión de diodo no permitirá la transferencia de electrones a menos que el voltaje directo supere los 0,7 voltios. Una cantidad excesiva de corriente hace que el transistor se caliente y funcione de manera eficiente.

En caso de que la temperatura de un transistor aumente significativamente, puede ser necesario apagar el circuito. Eventualmente, una cantidad excesiva de corriente o voltaje puede causar un daño permanente al material semicondictor que constituye el transistor.

Hoy en día se pueden encontrar varios tipos de transistores. Algunos ejemplos comunes son:

Pequeña señal y conmutación : Estos transistores se aplican para amplificar señales de entrada de bajo nivel a niveles relativamente mayores. Los transistores de conmutación se crean para encenderse completamente o apagarse completamente. Varios transistores pueden usarse igualmente para amplificar y conmutar igualmente bien.

Transistor de potencia : Estos transistores se emplean en amplificadores de alta potencia y fuentes de alimentación. Estos transistores suelen ser de tamaño grande y con una carcasa de metal extendida para facilitar una mayor disipación de calor y enfriamiento, y también para una fácil instalación de disipadores de calor.

Alta frecuencia : Estos transistores se utilizan principalmente en dispositivos basados ​​en RF, como radios, televisores y microondas. Estos transistores están construidos con una región de base más delgada y tienen dimensiones de cuerpo reducidas. Los símbolos esquemáticos para los transistores npn y pnp se pueden ver a continuación:

Recuerde que el signo de flecha que indica el pin emisor siempre apunta hacia la dirección de flujo de los orificios. Cuando el signo de la flecha muestra una dirección opuesta a la base, entonces el BJT tiene un emisor que consta de material de tipo n.

Esta señal identifica específicamente al transistor como un dispositivo n-p-n con base que tiene un material tipo p. Por otro lado, cuando la marca de la flecha apunta hacia la base, eso indica que la base está hecha de material de tipo n, y detalla que el emisor y el colector están compuestos de material de tipo py, como resultado, el dispositivo es un pnp BJT.

Cómo Utilice transistores bipolares

Cuando se aplica un potencial de tierra o 0V a la base de un transistor npn, inhibe el flujo de corriente a través de los terminales emisor-colector y el transistor se apaga.

En caso de que la base esté polarizada hacia adelante aplicando una diferencia de potencial de al menos 0.6 voltios a través de los pines del emisor de la base del BJT, instantáneamente inicia el flujo de corriente desde el emisor a los terminales del colector y se dice que el transistor está conmutado ' en.'

Si bien los BJT se alimentan solo con estos dos métodos, el transistor funciona como un interruptor de ENCENDIDO / APAGADO. En caso de que la base esté polarizada hacia adelante, la magnitud de la corriente del emisor-colector se vuelve dependiente de las variaciones relativamente más pequeñas de la corriente de la base.

los el transistor en tales casos funciona como un amplificador . Este tema en particular se relaciona con un transistor donde se supone que el emisor es el terminal de tierra común para la señal de entrada y salida, y se conoce como circuito de emisor común . Se pueden visualizar algunos circuitos básicos de emisor común a través de los siguientes diagramas.

Transistor como interruptor

Esta configuración de circuito aceptará solo dos tipos de señal de entrada, ya sea una señal de 0 V o de tierra, o un voltaje positivo + V por encima de 0,7 V. Por lo tanto, en este modo, el transistor puede encenderse o apagarse. La resistencia en la base puede ser entre 1K y 10K ohmios.

Amplificador de transistor DC

En este circuito el resistencia variable crea una polarización directa al transistor y regula la magnitud de la corriente de base / emisor. El metro muestra la cantidad de corriente entregado a través de los cables del emisor del colector.

La resistencia de la serie del medidor garantiza la seguridad del medidor contra una corriente excesiva y evita daños a la bobina del medidor.

En un circuito de aplicación real el potenciómetro se puede agregar con un sensor resistivo, cuya resistencia varía en respuesta a un factor externo como luz, temperatura, humedad, etc.

Sin embargo, en situaciones donde las señales de entrada varían rápidamente, un circuito amplificador de CA se vuelve aplicable como se explica a continuación:

Amplificador de CA de transistor

El diagrama del circuito muestra un circuito amplificador de CA transistorizado muy básico. El condensador colocado en la entrada bloquea cualquier forma de CC para que no entre en la base. La resistencia aplicada para la polarización base se calcula para establecer un voltaje que es la mitad del nivel de suministro.

La señal que se amplifica 'se desliza' a lo largo de este voltaje constante y cambia su amplitud por encima y por debajo de este nivel de voltaje de referencia.

Si no se utiliza la resistencia de polarización, solo la mitad del suministro por encima del nivel de 0,7 V se amplificaría, lo que provocaría una gran cantidad de distorsiones desagradables.

En cuanto a la dirección de la corriente

Sabemos que cuando los electrones viajan a través de un conductor, genera un flujo de corriente a través del conductor.

Dado que técnicamente el movimiento de los electrones es en realidad de una región con carga negativa a una región con carga positiva, entonces ¿por qué la marca de flecha en un símbolo de diodo parece indicar un flujo opuesto de electrones?

Esto se puede explicar con un par de puntos.

1) Según la teoría inicial de Benjamin Franklin, se asumió que el flujo de electricidad es de la región con carga positiva a la negativa. Sin embargo, una vez que se descubrieron los electrones, se reveló la verdad real.

Aún así, la percepción siguió siendo la misma y los esquemas siguieron la imaginación convencional en la que el flujo actual se muestra de positivo a negativo, porque de alguna manera pensar lo contrario nos dificulta simular los resultados.

2) En el caso de los semiconductores, en realidad son los huecos los que viajan en dirección opuesta a los electrones. Esto hace que los electrones parezcan estar cambiando de positivo a negativo.

Para ser precisos, debe tenerse en cuenta que el flujo de corriente es en realidad el flujo de carga creado por la presencia o ausencia del electrón, pero en lo que respecta al símbolo electrónico, simplemente encontramos que el enfoque convencional es más fácil de seguir,

El tiristor

Al igual que los transistores, los tiristores también son dispositivos semiconductores que tienen tres terminales y juegan un papel importante en muchos proyectos electrónicos.

Así como un transistor se enciende con una pequeña corriente en uno de los cables, los tiristores también funcionan de manera similar y permiten que se conduzca una corriente mucho mayor a través de los otros dos cables complementarios.

La única diferencia es que el tiristor no tiene la capacidad de amplificar señales de CA oscilantes. Responden a la señal de entrada de control encendiéndose o apagándose completamente. Esta es la razón por la que los tiristores también se conocen como 'interruptores de estado sólido'.

Rectificadores controlados por silicio (SCR)

Los SCR son dispositivos que representan dos formas básicas de tiristores. Su estructura se asemeja a la de los transistores bipolares, pero los SCR tienen una cuarta capa, por lo tanto, tres uniones, como se ilustra en la siguiente figura.

El diseño interno del SCR y el símbolo esquemático se pueden visualizar en la siguiente imagen.

Normalmente, los pines SCR se muestran con letras simples como: A para ánodo, K (o C) para cátodo y G para puerta.

Cuando el pin A del ánodo de un SCR se aplica con un potencial positivo que es más alto que el pin del cátodo (K), las dos uniones más externas se polarizan hacia adelante, aunque la unión p-n central permanece polarizada inversamente inhibiendo cualquier flujo de corriente a través de ellos.

Sin embargo, tan pronto como el pin de puerta G se aplica con un voltaje positivo mínimo, permite que se conduzca una potencia mucho mayor a través de los pines de ánodo / cátodo.

En este punto, el SCR se bloquea y permanece encendido incluso después de eliminar la polarización de la puerta. Esto puede continuar infinitamente hasta que el ánodo o el cátodo se desconecta momentáneamente de la línea de suministro.

El siguiente proyecto a continuación muestra un SCR configurado como un interruptor para controlar una lámpara incandescente.

El interruptor del lado izquierdo es un interruptor de presionar para apagar, lo que significa que se abre cuando se presiona, mientras que el interruptor del lado derecho es un interruptor de presionar para encender que conduce cuando se presiona. Cuando este interruptor se presiona momentáneamente o solo o un segundo, enciende la lámpara.

El SCR se engancha y la lámpara se enciende permanentemente. Para apagar la lámpara a su condición inicial, el interruptor del lado izquierdo se presiona momentáneamente.

Los SCR se fabrican con diferentes clasificaciones de potencia y capacidad de manejo, desde 1 amperio, 100 voltios hasta 10 amperios o más y varios cientos de voltios.

Triacs

Los triacs se utilizan específicamente en circuitos electrónicos que requieren conmutación de carga de CA de alto voltaje.

La estructura interna de un triac en realidad parece dos SCR unidos en paralelo inverso. Esto significa que un triac tiene la capacidad de conducir electricidad tanto en las direcciones de CC como de CA.

Para implementar esta característica, el triac se construye utilizando cinco capas de semiconductores con una región adicional de tipo n. Los pines del triac están conectados de manera que cada pin entre en contacto con un par de estas regiones semiconductoras.

Aunque el modo de trabajo de un terminal de puerta triac es similar a un SCR, la puerta no está específicamente referenciada a terminales de ánodo o cátodo, se debe a que el triac puede conducir en ambos sentidos, por lo que la puerta se puede activar con cualquiera de los terminales dependiendo de si se usa una señal positiva o una señal negativa para el gatillo de la puerta.

Por esta razón, los dos terminales de carga principales del triac se designan como MT1 y MT2 en lugar de A o K. Las letras MT se refieren a 'terminal principal'. como se muestra en el siguiente diagrama de circuito.

Cuando se aplica un triac para conmutar una CA, el traic conduce solo mientras la puerta permanezca conectada a una pequeña entrada de suministro. Una vez que se elimina la señal de puerta, todavía mantiene el triac encendido, pero solo hasta que el ciclo de la forma de onda de CA alcanza la línea de cruce por cero.

Una vez que el suministro de CA llega a la línea cero, el triac se APAGA él mismo y la carga conectada permanentemente, hasta que la señal de la puerta se aplique nuevamente.

Los triacs se pueden utilizar para controlar la mayoría de los electrodomésticos junto con motores y bombas.

Aunque los triacs también se clasifican según su capacidad de manejo actual o clasificación como los SCR, los SCR generalmente están disponibles con clasificaciones de corriente mucho más altas que un triac.

Semiconductor Dispositivos emisores de luz

Cuando se exponen a altos niveles por luz, calor, electrones y energías similares, la mayoría de los semiconductores muestran la tendencia a emitir luz en la longitud de onda visible humana o en la longitud de onda IR.

Los semiconductores que son ideales para esto son los que vienen en la familia de diodos de unión p-n.

Los diodos emisores de luz (LED) hacen esto convirtiendo la corriente eléctrica directamente en luz visible. Los LED son extremadamente eficientes con su convresión de corriente a la luz que cualquier otra forma de fuente de luz.

Los LED blancos de alto brillo se utilizan para iluminación del hogar propósitos, mientras que los LED de colores se utilizan en aplicaciones decorativas.

La intensidad del LED se puede controlar disminuyendo linealmente la entrada CC o mediante modulación de ancho de pulso entrada también llamada PWM.

Detectores de luz semiconductores

Cuando cualquier forma de energía entra en contacto con un cristal semiconductor, conduce a la generación de una corriente en el cristal. Este es el principio básico detrás del funcionamiento de todos los dispositivos sensores de luz semiconductores.

Los detectores de luz semiconductores se pueden clasificar en tipos principales:

Las que se construyen utilizando semiconductores de unión pn y las otras que no.

En esta explicación solo nos ocuparemos de las variantes p-n. Los detectores de luz basados ​​en uniones P-n son el miembro más utilizado de la familia de semiconductores fotónicos.

La mayoría están hechos de silicio y pueden detectar luz visible y casi infrarroja.

Fotodiodos:

Fotodiodos están especialmente diseñados para proyectos electrónicos que están diseñados para detectar la luz. Puede encontrarlos en todo tipo de dispositivos, como cámaras, alarmas antirrobo , Vivir comunicaciones, etc.

En el modo de detector de luz, un fotodiodo funciona generando un hueco o compartición de electrones en una unión pn. Esto hace que la corriente se mueva tan pronto como los terminales del lado de la unión p y n estén conectados a una fuente de alimentación externa.

Cuando se usa en el modo fotovoltaico, el fotodiodo actúa como una fuente de corriente en presencia de una luz incidente. En esta aplicación, el dispositivo comienza a funcionar en modo de polarización inversa en respuesta a una iluminación ligera.

En ausencia de luz, todavía fluye una pequeña cantidad de corriente conocida como 'corriente oscura'.

Un fotodiodo generalmente se fabrica en muchos diseños de empaque diferentes. En su mayoría están disponibles en cuerpo de plástico, lentes preinstalados y filtración, etc.

La diferenciación clave es la dimensión del semiconductor que se utiliza para el dispositivo. Los fotodiodos destinados a tiempos de respuesta de alta velocidad en la operación fotoconductora de polarización inversa se construyen utilizando semiconductores de área pequeña.

Los fotodiodos con un área más grande tienden a responder un poco lento, pero pueden tener la capacidad de ofrecer un mayor grado de sensibilidad a la iluminación de la luz.

El fotodiodo y el LED comparten un símbolo esquemático idéntico, excepto la dirección de las flechas que están hacia adentro para el fotodiodo. Los fotodiodos suelen estar acostumbrados a reconocer pulsos que varían rápidamente incluso en la longitud de onda del infrarrojo cercano, como en las comunicaciones por ondas de luz.

El siguiente circuito ilustra la forma en que el fotodiodo podría posiblemente aplicarse en una configuración de fotómetro. Los resultados de salida de este circuito son bastante lineales.

Fototransistores

Los fototransistores se aplican en proyectos electrónicos que requieren un mayor grado de sensibilidad. Estos dispositivos están creados exclusivamente para aprovechar la sensibilidad a la luz en todos los transistores. En general, se puede encontrar un fototransistor en un dispositivo npn que tiene una sección de base ancha que puede exponerse a la luz.

La luz que ingresa a la base ocupa el lugar de la corriente base-emisor natural que existe en los transistores npn normales.

Debido a esta característica, un fototransistor puede amplificar las variaciones de luz al instante. Por lo general, se pueden obtener dos tipos de fototransistores npn. Uno es con una estructura npn estándar, la variante alternativa viene con un transistor npn adicional para ofrecer amplificación adicional y se conoce como transistor 'fotodarlington'.

Estos son extremadamente sensibles, aunque un poco lentos en comparación con el fototransistor npn normal. Los símbolos esquemáticos empleados generalmente para fototransistores son los que se indican a continuación:

Los fototransistores se aplican con bastante frecuencia para detectar impulsos de luz alterna (CA). Además, se utilizan para identificar la luz continua (CC), como el siguiente circuito donde se aplica un fotodarlington para activar un relé.

Este tutorial se actualizará periódicamente con las especificaciones de los nuevos componentes, así que permanezca atento.




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