Electrisidad

ELEMENTOS BASICOS DE ELECTRONICA ANALOGICO

La electrónica analógica considera y trabaja con valores continuos pudiendo tomar valores infinitos, podemos acotar que trata con señales que cambian en el tiempo de forma continua porque estudia los estados de conducción y no conducción de los diodos y los transistores que sirven para diseñar cómputos en el algebra con las cuales se fabrican los circuitos integrados.

La Electrónica Analógica abarca muchos campos como por ejemplo, la electrónica analógica dinámica que trata de un circuito que traslada hondas o vibraciones a un sistema eléctrico, la analógica hidráulica la cual es existente entre una corriente del agua de superficie plana o un flujo bidimensional como ejemplo un reloj, el cual tiende a tene4r engranaje de diferentes tipos los cuales son movidos por un conductor el mueve los engranajes que son diferentes tamaños pero cada uno para una función específica como la de los segundos, minutos y horas.

También podemos decir que la electrónica analógica define campos más específicos tales como

Circuitos básicos utilizados en electrónica analógica

PROCEDIMIENTOS (CONTENIDOS ORGANIZADORES)

Interpretación de la documentación técnica de la aplicación y de la instrumentación de medida

De magnitudes físicas y eléctricas.

Preparación y puesta a punto de los bloques captadores y el entorno en el que se van a medir

Magnitudes físicas.

Reconocimiento de componentes electrón icos analógicos.

Interpretación de los parámetros fundamentales de los sensores y componentes electrónicos en

Los manuales de características técnicas.

Calibración, conexión y operación de la instrumentación de medida de magnitudes eléctricas.

Realización de medidas de señales eléctricas usando procedimientos normalizados.

Calibración, conexión y operación de la instrumentación de medida de magnitudes físicas.

Ajuste y calibración de los circuitos transductores y acondicionadores de señal.

Introducción y análisis de disfunciones en los circuitos de aplicación.

Diseño de circuitos transductores y acondicionadores de señal.

Utilizando dos SCR del tipo C106D, realizar el montaje del circuito eléctrico siguiente:

Consiste en un circuito de cebado y descebado de un tiristor principal SCR1 mediante un

Tiristor secundario SCR2.

DIODO

El diodo ideal es un componente discreto que permite la circulación de corriente entre sus terminales en un determinado sentido, mientras que la bloquea en el sentido contrario.

En la Figura 1 se muestran el símbolo y la curva característica tensión-intensidad del funcionamiento del diodo ideal. El sentido permitido para la corriente es de A a K.

Figura 1: Símbolo y curva característica tensión-corriente del diodo ideal.

El funcionamiento del diodo ideal es el de un componente que presenta resistencia nula al paso de la corriente en un determinado sentido, y resistencia infinita en el sentido opuesto. La punta de la flecha del símbolo circuito, representada en la figura 1, indica el sentido permitido de la corriente.

• presenta resistencia nula.

• presenta resistencia infinita.

Mediante el siguiente ejemplo se pretende mostrar el funcionamiento ideal de un diodo en circuito sencillo.

Figura 2: Ejemplo de funcionamiento del diodo ideal.

Según está colocada la fuente, la corriente debe circular en sentido horario.

En el circuito de la izquierda, el diodo permite dicha circulación, ya que la corriente entra por el ánodo, y éste se comporta como un interruptor cerrado. Debido a esto, se produce una caída de tensión de 10V en la resistencia, y se obtiene una corriente de 5mA.

En el circuito de la derecha, el diodo impide el paso de corriente, comportándose como un interruptor abierto, y la caída de tensión en la resistencia es nula: los 10V se aplican al diodo.

2 DIODO DE UNION PN

Actualmente los diodos se fabrican a partir de la unión de dos materiales semiconductores de características opuestas, es decir, uno de tipo N y otro de tipo P. A esta estructura se le añaden dos terminales metálicos para la conexión con el resto del circuito. En la Figura 3: se presenta el esquema de los dos tipos de diodos que se fabrican actualmente, el diodo vertical y el plano.

Esquemas de diodos de unión PN

El hecho de que los diodos se fabriquen con estos materiales conlleva algunas desviaciones de comportamiento con respecto al diodo ideal.

En este apartado se presenta en primer lugar el proceso de formación de los diodos de semiconductores para pasar después a exponer el comportamiento eléctrico y las desviaciones con respecto al comportamiento ideal.

Formación de la unión PN

Supongamos que se dispone de un mono cristal de silicio puro, dividido en dos zonas con una frontera nítida, definida por un plano. Una zona se dopa con impurezas de tipo P y la otra de tipo N (Figura 4). La zona P tiene un exceso de huecos, y se obtiene introduciendo átomos del grupo III en la red cristalina (por ejemplo, boro). La zona N dispone de electrones en exceso, procedentes de átomos del grupo V (fósforo). En ambos casos se tienen también portadores de signo contrario, aunque en una concentración varios órdenes de magnitud inferior (portadores minoritarios).

Impurificación del silicio para la obtención de diodos PN

En cada zona la carga total es neutra: por cada electrón hay un ion positivo, y por cada hueco un ion negativo, es decir, no existen distribuciones de carga neta, ni campos eléctricos internos. En el momento mismo de crear dos zonas de diferente concentración de portadores, entra en juego el mecanismo de la difusión. Como se recordará, este fenómeno tiende a llevar partículas de donde hay más a donde hay menos. El efecto es que los electrones y los huecos cercanos a la unión de las dos zonas la cruzan y se instalan en la zona contraria, es decir:

• Electrones de la zona N pasan a la zona P.

• Huecos de la zona P pasan a la zona N.

Este movimiento de portadores de carga tiene un doble efecto. Centrémonos en la región de la zona P cercana a la unión:

1. El electrón que pasa la unión se recombina con un hueco. Aparece una carga negativa, ya que antes de que llegara el electrón la carga total era nula.

2. Al pasar el hueco de la zona P a la zona N, provoca un defecto de carga positiva en la zona P, con lo que también aparece una carga negativa.

El mismo razonamiento, aunque con signos opuestos puede realizarse para la zona N. En consecuencia, a ambos lados de la unión se va creando una zona de carga, que es positiva en la zona N y negativa en la zona P

Formación de la unión PN

En el ejemplo del capítulo 5, los gases difunden completamente hasta llenar las dos estancias de la caja y formar una mezcla uniforme. Sin embargo, a diferencia de lo que ocurre con los gases de aquel ejemplo, en este caso están difundiendo partículas cargadas. La distribución de cargas formada en la región de la unión provoca un campo eléctrico desde la zona N a la zona P. Este campo eléctrico se opone al movimiento de portadores según la difusión, y va creciendo conforme pasan más cargas a la zona opuesta. Al final la fuerza de la difusión y la del campo eléctrico se equilibran y cesa el trasiego de portadores. En ese momento está ya formado el diodo de unión PN, y como resultado del proceso se ha obtenido:

• Zona P, semiconductora, con una resistencia RP.

• Zona N, semiconductora, con una resistencia .

• Zona de agotamiento (depleción): No es conductora, puesto que no posee portadores de carga libres. En ella actúa un campo eléctrico, o bien entre los extremos actúa una barrera de potencial.

Hay que tener en cuenta que este proceso sucede instantáneamente en el momento en el que se ponen en contacto las zonas N y P, y no necesita de ningún aporte de energía, excepto el de la agitación térmica.

DIODO EMISOR

El hecho de que las uniones pn puedan absorber luz y producir una corriente eléctrica, se estudió anteriormente. Lo contrario también es posible; es decir, un diodo de unión puede emitir luz o tener electroluminiscencia (EMISIÓN DE LUZ POR UN SÓLIDO EXITADO POR UN CAMPO ELECTROSTATICO). Esta emisión de luz debida a la inyección de electrones en un semiconductor, es uno de los hechos más notables en la tecnología moderna de semiconductores. La luz emitida en este caso procede de la recombinación electrón-hueco. Esto se ve claramente al considerar que cuando un electrón se recombina, cae desde un nivel sin ligadura, o de alta energía, a su estado neutro y se obtiene luz de una longitud de onda correspondiente a la diferencia de niveles de energía asociada con esta transición. En los diodos emisores de luz de estado sólido (LED), el suministro de electrones de mayor energía proviene de la polarización directa, inyectando así electrones en la región n (y huecos en la región p), como muestra la figura 68. Los huecos y electrones inyectados se recombinan con los portadores mayoritarios próximos a la unión. La radiación por recombinación es emitida en todas direcciones, observándose la mayor luz en la superficie superior porque el promedio de material entre la unión y esta superficie es mínimo. [La electroluminiscencia también ocurre en materiales de una pieza, o sin dopar, en condiciones de fuertes campos eléctricos, sin embargo, una unión dopada tiene un rendimiento grande, lo que significa una generación en exceso

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