UDI 4: ELECTRÓNICA ANALÓGICA

Transcripción

1 UDI 4: ELECTRÓNICA ANALÓGICA 1. CONCEPTO DE ELECTRÓNICA. DIFERENCIAS CON LA ELECTRICIDAD Electrónica: movimiento de electrones a través del vacío, gases o materiales semiconductores. Electricidad: movimiento de electrones a través de materiales conductores. 2. CLASIFICACIÓN DE LA ELECTRÓNICA Según los valores de la corriente eléctrica: - ANALÓGICA: la corriente eléctrica puede tener un valor variable de forma continua. - LÓGICA O DIGITAL: la corriente eléctrica sólo tiene valores fijos. Según las aplicaciones: - INFORMÁTICA Y TELECOMUNICACIONES: radio, teléfono, televisión, ordenador, redes de ordenadores. - ELECTRÓNICA INDUSTRIAL: - ELECTRÓNICA DE POTENCIA: rectificadores, fuentes de alimentación, convertidores, reguladores. - AUTOMATISMO Y CONTROL: sensores, controladoras. 3. COMPORTAMIENTO DE LOS MATERIALES FRENTE A LA CORRIENTE ELÉCTRICA 1. AISLANTES O DIELÉCTRICOS (plásticos, maderas, vidrio, porcelana, etc.) No tiene electrones libres. NO hay corriente eléctrica. 2. CONDUCTORES (metales) Sí tienen electrones libres. SÍ hay corriente eléctrica. 3. SEMICONDUCTORES PUROS No tienen electrones libres. NO hay corriente eléctrica.

2 4. SEMICONDUCTORES PUROS CON ENERGÍA AÑADIDA (luz, calor, campos eléctricos, etc.) Hay electrones que se liberan de los núcleos atómicos. SÍ hay corriente eléctrica. 5. SEMICONDUCTORES CON IMPUREZAS DE TIPO N Los átomos de impurezas tiene exceso de electrones que pasan a ser libres. SÍ hay corriente eléctrica. 6. SEMICONDUCTORES CON IMPUREZAS DE TIPO P Los átomos de impurezas tienen menos electrones, dando lugar a huecos por los que pueden moverse los electrones. 4. DIODO DE UNIÓN - Función Permiten que la corriente eléctrica sólo pase en un sentido pero no en sentido contrario. - Constitución Es la unión de un semiconductor (de silicio o germanio) con impurezas de tipo P (ánodo) con otro semiconductor con impurezas de tipo N (cátodo). - Dibujo de aspecto real

3 - Símbolo - Funcionamiento DIODO DE UNIÓN (UNIÓN P-N) EN POLARIZACIÓN DIRECTA: ánodo (tipo P) conectado al polo positivo y cátodo (tipo N) conectado al polo negativo Los electrones libres del tipo N se acercan de la zona de unión P-N y ocupan los huecos del tipo P. SÍ hay corriente eléctrica. El diodo se comporta como un interruptor cerrado. En POLARIZACIÓN DIRECTA se enciende la lámpara. DIODO DE UNIÓN (UNIÓN P-N) EN POLARIZACIÓN INVERSA: ánodo (tipo P) conectado al polo negativo y cátodo (tipo N) conectado al polo positivo Los electrones libres del tipo N se alejan de la zona de unión P-N. NO hay corriente eléctrica. El diodo se comporta como un interruptor abierto. En POLARIZACIÓN INVERSA la lámpara está apagada.

4 - Aplicaciones Rectificación de la corriente en las fuentes de alimentación (convertir la c.a en c.c. para alimentar a los aparatos electrónicos). Protección de dispositivos en los que la corriente sólo deba circular en un sentido, como paneles solares, transistores o circuitos integrados. 5. RESISTENCIA - Función Sirven para limitar el valor de la corriente protegiendo a componentes sensibles como diodos LED o transistores. - Constitución Pueden estar formadas por: - Un cilindro de aglomerado de carbón. - Un cilindro cerámico recubierto por una película de carbón o metálica en espiral. - Bobinadas. - Dibujo de aspecto real - Símbolo - Funcionamiento Los electrones rozan con los átomos de la resistencia, transformando la energía eléctrica en energía calorífica (efecto Joule). - Tipos - Aglomeradas de carbón - De película de carbón. - De película metálica - Bobinadas - Aplicaciones Circuitos electrónicos.

5 6. DIODO LED (Diodo emisor de Luz) - Función Emitir luz cuando le pasa la corriente. - Ventajas Bajo costes y consumo (interesante para alimentación a pilas o funcionamiento permanente). Larga vida ( horas). Los hay de muchas formas y colores. Sustituyen a las lámparas de incandescencia. - Constitución Es un diodo de unión de arseniuro de galio con una ventana para que salga la luz emitida.

6 - Dibujo de aspecto real - Símbolo - Funcionamiento Funciona como los diodos de unión. Al conectarse en polarización directa, le pasa la corriente y emite luz. Sólo soporta tensiones entre 1,5 V y 4,2 V, así que si la tensión de alimentación es mayor, hay que conectarle una resistencia en serie con él. - Tipos De colores con luminosidad alta o normal, infrarrojos (luz invisible), láser, intermitentes de un color bicolores y tricolores, bicolores (de 2 o 3 electrodos) y tricolores RGB Rojo-VerdeAzul (de 4 electrodos). - Aplicaciones Pilotos de señalización, displays, semáforos, faros de coches, rótulos luminosos y televisores. - Cálculo de la resistencia en serie de un diodo LED

7 7. TRANSISTOR - Función La palabra transistor procede de TRANSfer resistor (transferencia de resistencia). Puede funcionar como un interruptor o relé electrónico que puede estar abierto (zona de corte) o cerrado (zona de saturación). También puede funcionar como amplificador (zona activa). - Tipos y constitución Hay 2 tipos: PNP y NPN. Está formado por 3 semiconductores (base, colector y emisor), formando 2 uniones P-N. - Dibujo de aspecto real - Símbolo

8 - Funcionamiento - ZONA DE CORTE: cuando no le llega corriente a la base del transistor, se dice que está al corte, comportándose como un interruptor abierto entre el colector y el emisor. - ZONA DE SATURACIÓN: cuando le llega corriente a la base del transistor, se dice que está en saturación, comportándose como un interruptor cerrado entre el colector y el emisor. La corriente que necesita la base para que el transistor se sature es muy pequeña en relación con la corriente que pasa por el colector y emisor. Esto permite usarlo en los sensores. - ZONA ACTIVA: funciona como amplificador de la señal que recibe por la base. - Aplicaciones Como interruptor automático (relé) en sensores y microprocesadores. Como amplificador en equipos de música y telecomunicaciones. - Ganancia de un transistor 8. POTENCIÓMETRO - Función Dependiendo de la posición del cursor podemos obtener más o menos resistencia. - Constitución Está formado por una lámina de aglomerado de carbón o hilo bobinado, sobre la que se desplaza el contacto móvil (cursor). - Dibujo de aspecto real - Símbolo - Funcionamiento Al mover el cursor, varía la resistencia. - Aplicaciones Reguladores de circuitos electrónicos.

9 9. CONDENSADOR - Función Sirven para almacenar cargas eléctricas que se usarán en otro momento. - Constitución Está formado por 2 placas metálicas (armaduras) separadas por un aislante (dieléctrico). - Dibujo de aspecto real - Símbolo - Funcionamiento 1. CARGA DEL CONDENSADOR Los electrones llegan a la armadura conectada al polo negativo y se quedan almacenados en la armadura, porque no pueden seguir circulando, ya que se lo impide el dieléctrico, siendo atraídos por las cargas positivas de la otra armadura, puesto que los electrones que tenía se han ido al polo positivo. Al terminar la carga ya no circula corriente. 2. DESCARGA DEL CONDENSADOR Los electrones almacenados en la armadura del condensador, circulan por el circuito hasta llegar a la otra armadura, comportándose como una pila.

10 Al terminar la descarga ya no circula corriente. - Tipos - (1) Electrolíticos: tiene polaridad. El dieléctrico es un papel impregnado en un electrólito. - (2) de tántalo o de gota. - (3) de poliester metalizado plano. - (4) de poliester normal plano. - (5) de poliester tubular. - (6) cerámicos de lenteja o disco. - Aplicaciones Se emplean para almacenar cargas eléctrica en filtros y temporizadores. - Cálculo del tiempo de carga y descarga de un condensador

11 10. CIRCUITO INTEGRADO (CHIP O MICROCHIP) - Función Permiten usar muchos componentes electrónicos en un espacio reducido. - Constitución Los componentes electrónicos que hemos visto hasta ahora están sueltos y se llaman componentes discretos. Los circuitos integrados están formado por miles y millones de componentes electrónicos (resistencias, diodos, transistores, etc.), de esta forma se reduce el consumo, el espacio ocupado y son más baratos al fabricarse en grandes series. Las patillas del chip se llaman pines y están numeradas a partir de la marca. Algunos se montan sobre zócalos, para no tener que desoldarlos en caso de avería. Pueden llevar radiadores y ventiladores para reducir su temperatura. - Dibujo de aspecto real - Tipos - Lógicos o digitales (puertas lógicas, biestables, multiplexores, contadores, decodificadores, memorias, microprocesadores y microcontroladores pic). - Analógicos (reguladores, amplificadores, etc.) - Aplicaciones Todo tipo de circuito electrónico.

12 PRÁCTICA Nº 1: MONTAJE DE UN DIODO DE UNIÓN EN POLARIZACIÓN DIRECTA E INVERSA Polarización Directa Polarización Inversa PRÁCTICA Nº 2: MONTAJE DE UN DIODO LED

13 PRÁCTICA Nº 3: MONTAJE DE UN TRANSISTOR CON MANDO POR INTERRUPTOR Polarización Directa Montaje Inversor PRÁCTICA Nº 4: MONTAJE DE UN SENSOR DE NIVEL DE LÍQUIDOS

14 PRÁCTICA Nº 5: MONTAJE DE UN TEMPORIZADOR ELECTRÓNICO