Fundamentos de
Electricidad y
Electrónica
Corriente y Voltaje
Energía y Potencia
Resistencias
Divisor de Voltaje
Materiales Eléctricos
Corriente Alterna
Condensador
Análisis de Carga y
Descarga RC
Diodos
Transistores
Amplificadores
Operacionales
03-10-2015
Dispositivos
Semiconductores
• Elementos Lineales o Pasivos :
– Hay una relación proporcional entre algunas
variables eléctricas (V= RI; Q=CV)
– Ejemplos: R y C.
• Elementos No lineales o Activos:
– El dispositivo no tiene un comportamiento
lineal.
– Permiten
tener
comportamientos
interesantes de la corriente y voltaje.
– En general están hechas en base a
materiales semiconductores.
– Ej: Diodo, Transistores, Amplificadores
Operacionales.
SD20A – Electrotecnologías para el Siglo XXI
1
Diodos
Fundamentos de
Electricidad y
Electrónica
Corriente y Voltaje
Energía y Potencia
• Elemento No lineal
• Conduce corriente
en la dirección de la flecha
ID
+
VD
Resistencias
Divisor de Voltaje
Materiales Eléctricos
Corriente Alterna
Condensador
Análisis de Carga y
Descarga RC
–
• Curva Característica:
ID
Curva Real
Curva Idealizada
Diodos
Transistores
Amplificadores
Operacionales
03-10-2015
Voltaje de
Polarización
SD20A – Electrotecnologías para el Siglo XXI
VD
2
Circuito Rectificador
Fundamentos de
Electricidad y
Electrónica
Corriente y Voltaje
Energía y Potencia
• Permite convertir corriente alterna en
corriente continua.
– Ej: Rectificador de Media Onda
Resistencias
Divisor de Voltaje
VCarga
V
Materiales Eléctricos
t
Corriente Alterna
t
Condensador
Análisis de Carga y
Descarga RC
Diodos

RCarga
Transistores
Amplificadores
Operacionales
03-10-2015
SD20A – Electrotecnologías para el Siglo XXI
3
Circuito Rectificador
Fundamentos de
Electricidad y
Electrónica
Corriente y Voltaje
• Aplicación: Circuito Rectificador
V
– Ej: Rectificador de Onda Completa
Energía y Potencia
t
Resistencias
Divisor de Voltaje
Materiales Eléctricos
Corriente Alterna
Condensador
Análisis de Carga y
Descarga RC

Vcarga
t
Diodos
Transistores
RCarga
Amplificadores
Operacionales
03-10-2015
SD20A – Electrotecnologías para el Siglo XXI
4
Fuente de Voltaje
Fundamentos de
Electricidad y
Electrónica
Corriente y Voltaje
• Es una aplicación del Circuito
Rectificador de Onda Completa:
Energía y Potencia
Resistencias
Vcarga
V
Divisor de Voltaje
R
t
t
Materiales Eléctricos
Corriente Alterna
Condensador
Análisis de Carga y
Descarga RC

Puente
Rectificador
de Onda
Completa
+
C
Vcarga
–
Diodos
Transistores
Amplificadores
Operacionales
03-10-2015
SD20A – Electrotecnologías para el Siglo XXI
5
Diodo Zener
Fundamentos de
Electricidad y
Electrónica
Corriente y Voltaje
Energía y Potencia
Resistencias
Divisor de Voltaje
ID
• Diodo Zener:
+
– Tipo especial de diodo que
conduce en ambas direcciones,
pero
siempre
con
una
carcacterística no lineal.
ID
Materiales Eléctricos
VD
–
Curva Real
Corriente Alterna
Condensador
Análisis de Carga y
Descarga RC
Voltaje de quiebre
del Zener
Curva Idealizada
Diodos
Transistores
Amplificadores
Operacionales
03-10-2015
Voltaje de
Polarización
SD20A – Electrotecnologías para el Siglo XXI
VD
6
LED
Fundamentos de
Electricidad y
Electrónica
Corriente y Voltaje
Energía y Potencia
Resistencias
Divisor de Voltaje
Materiales Eléctricos
• Diodo Led:
– Tipo especial de diodo que con una curva
característica similar a la de los diodos
tradicionales.
– Su principal característica es que cuando
conduce emite luz (efecto fotoeléctrico).
Corriente Alterna
ID
Condensador
Análisis de Carga y
Descarga RC
Diodos
Transistores
+
VD
–
Amplificadores
Operacionales
03-10-2015
SD20A – Electrotecnologías para el Siglo XXI
7
Transistores
Fundamentos de
Electricidad y
Electrónica
Corriente y Voltaje
Energía y Potencia
Resistencias
Divisor de Voltaje
Materiales Eléctricos
Corriente Alterna
Condensador
Análisis de Carga y
Descarga RC
Diodos
Transistores
Amplificadores
Operacionales
03-10-2015
• Inventado en 1950 en los laboratorios
Bell (USA). Su nombre se deriva de
“transfer
resistor”,
primera
denominación que recibieron.
• Su principal característica es que
permiten amplificar voltaje o corriente.
Antes esta labor podía ser realizada
solamente mediante tubos al vacío.
• Los transistores se encuentran hoy en
día en forma “discreta” o formando
parte de todo circuito integrado
existente.
SD20A – Electrotecnologías para el Siglo XXI
8
Transistores
Fundamentos de
Electricidad y
Electrónica
Corriente y Voltaje
Energía y Potencia
Resistencias
Divisor de Voltaje
Materiales Eléctricos
Corriente Alterna
Condensador
Análisis de Carga y
Descarga RC
• En este último caso su tamaño es de
sólo algunos micrómetros, de tal forma
que millones de ellos pueden ser
incluidos al interior de un circuito
integrado, no más grande que una
estampilla.
• Los transistores están formados por 3
regiones dopadas de tipo p y n. Existen
2 configuraciones posibles pnp y npn.
Diodos
Transistores
Amplificadores
Operacionales
03-10-2015
SD20A – Electrotecnologías para el Siglo XXI
9
Estructura
Fundamentos de
Electricidad y
Electrónica
Corriente y Voltaje
Energía y Potencia
Resistencias
Divisor de Voltaje
• Cada una de las regiones posee un
contacto. Estos se denominan base,
emisor y colector. A continuación se
muestra un diagrama equivalente
hidráulico de su funcionamiento.
Materiales Eléctricos
Corriente Alterna
Condensador
Análisis de Carga y
Descarga RC
Diodos
Transistores
Amplificadores
Operacionales
03-10-2015
SD20A – Electrotecnologías para el Siglo XXI
10
Modelo Hidráulico
Fundamentos de
Electricidad y
Electrónica
Corriente y Voltaje
Energía y Potencia
Resistencias
Divisor de Voltaje
Materiales Eléctricos
Corriente Alterna
Condensador
Análisis de Carga y
Descarga RC
Diodos
Transistores
Amplificadores
Operacionales
03-10-2015
• La principal característica del transistor
es que el flujo de una pequeña
corriente desde la base al emisor,
permite controlar una corriente mucho
más grande desde el colector al emisor.
SD20A – Electrotecnologías para el Siglo XXI
11
Aplicación: Amplificador
Fundamentos de
Electricidad y
Electrónica
Corriente y Voltaje
Energía y Potencia
Resistencias
Divisor de Voltaje
Materiales Eléctricos
Corriente Alterna
Condensador
Análisis de Carga y
Descarga RC
Diodos
Transistores
Amplificadores
Operacionales
03-10-2015
• Para que el transistor pueda amplificar
señales, debe estar “polarizado”. Esto
implica que debe estar funcionando en
algún punto de operación.
• Para que opere deben ser proveídos
voltajes de encendido (turn-on) de tal
forma que la corriente pueda fluir desde
o hacia la base.
• A continuación
se
muestra
la
configuración básica de un amplificador
construido mediante transistores.
SD20A – Electrotecnologías para el Siglo XXI
12
Aplicación: Amplificador
Fundamentos de
Electricidad y
Electrónica
•
Corriente y Voltaje
Energía y Potencia
Resistencias
Divisor de Voltaje
Materiales Eléctricos
Corriente Alterna
Condensador
Análisis de Carga y
Descarga RC
Diodos
Transistores
Amplificadores
Operacionales
03-10-2015
SD20A – Electrotecnologías para el Siglo XXI
13
Funcionamiento
Fundamentos de
Electricidad y
Electrónica
Corriente y Voltaje
Energía y Potencia
Resistencias
Divisor de Voltaje
Materiales Eléctricos
Corriente Alterna
Condensador
Análisis de Carga y
Descarga RC
Diodos
Transistores
Amplificadores
Operacionales
03-10-2015
• La base y el emisor funcionan como un
diodo pn de silicio. Luego el voltaje
base emisor VBE:
V BE  0 . 7 V
• La corriente en el colector (IC) es un
múltiplo de la corriente en la base (IB),
que depende de la ganancia del
transistor .
• Esta ganancia es una característica
estructural del transistor, que tiene
valores típicos de entre 50 y 200.
IC    I B
SD20A – Electrotecnologías para el Siglo XXI
14
Funcionamiento
Fundamentos de
Electricidad y
Electrónica
Corriente y Voltaje
Energía y Potencia
Resistencias
Divisor de Voltaje
Materiales Eléctricos
Corriente Alterna
Condensador
Análisis de Carga y
Descarga RC
Diodos
• Al aplicar ley de Kirchhoff de la
corriente se obtiene:
I E  I C  I B  (   1)  I B
• Los condensadores C1 y C2 bloquean
la corriente continua y dejan pasar la
alterna, la cual se desea amplificar. C1
y C2 se denominan condensadores de
acoplamiento.
Transistores
Amplificadores
Operacionales
03-10-2015
SD20A – Electrotecnologías para el Siglo XXI
15
Funcionamiento
Fundamentos de
Electricidad y
Electrónica
Corriente y Voltaje
Energía y Potencia
• Considerando que la corriente en la
base es mucho más chica que la
corriente en R2 :
Resistencias
Divisor de Voltaje
Materiales Eléctricos
Corriente Alterna
Condensador
Análisis de Carga y
Descarga RC
Diodos
VR2 
V CC  R 2
R1  R 2
• El voltaje en R2 se puede calcular en
forma exacta aplicando las leyes de
Kirchhoff del voltaje y la corriente.
Transistores
Amplificadores
Operacionales
03-10-2015
SD20A – Electrotecnologías para el Siglo XXI
16
Funcionamiento
Fundamentos de
Electricidad y
Electrónica
Corriente y Voltaje
Energía y Potencia
• La característica de amplificación del
transistor viene dada por su curva
característica:
Resistencias
Divisor de Voltaje
Materiales Eléctricos
Corriente Alterna
VR2 
V CC  R 2
R1  R 2
Condensador
Análisis de Carga y
Descarga RC
Diodos
Transistores
Amplificadores
Operacionales
03-10-2015
SD20A – Electrotecnologías para el Siglo XXI
17
Descargar

Corriente y Carga