Es un tipo especial de diodo, que trabaja como un diodo común, pero que al ser atravesado por la corriente eléctrica, emite luz. Existen diodos LED de varios colores que dependen del material con el cual fueron construidos. Hay de color rojo, verde, amarillo, ámbar, infrarrojo, entre otros. Se comporta igual que un diodo de silicio o germanio. Dependiendo del material de que está hecho el LED, será la emisión de la longitud de onda y por ende el color. Ver la tabla más abajo. El LED tiene un voltaje de operación que va de 1.5 V a 2.2 voltios aproximadamente y la gama de corrientes que debe circular por él está entre los 10 y 20 miliamperios (mA) en los diodos de color rojo y de entre los 20 y 40 miliamperios (mA) para los otros LEDs.
Diodo Zener:
El diodo Zener es un diodo de cromo que se ha construido para que funcione en las zonas de rupturas, recibe ese nombre por su inventor, el Dr. Clarence Melvin Zener. El diodo Zener es la parte esencial de los reguladores de tensión casi constantes con independencia de que se presenten grandes variaciones de la tensión de red, de la resistencia de carga y temperatura.
Son mal llamados a veces diodos de avalancha, pues presentan comportamientos similares a estos, pero los mecanismos involucrados son diferentes. Además si el voltaje de la fuente es inferior a la del diodo éste no puede hacer su regulación característica.
Si a un diodo Zener se le aplica una corriente eléctrica del ánodo al cátodo (polarización directa) toma las características de un diodo rectificador básico (la mayoría de casos), pero si se le suministra corriente eléctrica de cátodo a ánodo (polarización inversa), el diodo sólo dejará pasar una tensión constante. No actúa como rectificador sino como un estabilizador de tensión
En conclusión: el diodo Zener debe ser polarizado al revés para que adopte su característica de regulador de tensión. En la siguiente figura se observa su uso como regulador de tensión.
Tipo especial de diodo, que siempre se utiliza polarizado inversamente. En este caso la corriente circula en contra de la flecha que representa el diodo. Si el diodo zener se polariza en sentido directo se comporta como un diodo rectificador común. Cuando el diodo zener funciona polarizado inversamente mantiene entre sus terminales un voltaje constante. Analizando la curva del diodo zener se ve que conforme se va aumentando negativamente el voltaje aplicado al diodo, la corriente que pasa por el aumenta muy poco. Pero una vez que se llega a un determinado voltaje, llamada voltaje o tensión de Zener (Vz), el aumento del voltaje (siempre negativamente) es muy pequeño, pudiendo considerarse constante. Para este voltaje, la corriente que atraviesa el diodo zener, puede variar en un gran rango de valores.
Transistor Bipolar (BJT)
El transistor de unión bipolar (del inglés bipolar junction transistor, o sus siglas BJT) es un dispositivo electrónico de estado sólido consistente en dos uniones PN muy cercanas entre sí, que permite controlar el paso de la corriente a través de sus terminales. La denominación de bipolar se debe a que la conducción tiene lugar gracias al desplazamiento de portadores de dos polaridades (huecos positivos y electrones negativos), y son de gran utilidad en gran número de aplicaciones; pero tienen ciertos inconvenientes, entre ellos su impedancia de entrada bastante baja.
Los transistores bipolares son los transistores más conocidos y se usan generalmente en electrónica analógica aunque también en algunas aplicaciones de electrónica digital, como la tecnología TTL o BICMOS.
Un transistor de unión bipolar está formado por dos Uniones PN en un solo cristal semiconductor, separados por una región muy estrecha. De esta manera quedan formadas tres regiones:
- Emisor, que se diferencia de las otras dos por estar fuertemente dopada, comportándose como un metal. Su nombre se debe a que esta terminal funciona como emisor de portadores de carga.
- Base, la intermedia, muy estrecha, que separa el emisor del colector.
- Colector, de extensión mucho mayor.
La técnica de fabricación más común es la deposición epitaxial. En su funcionamiento normal, la unión base-emisor está polarizada en directa, mientras que la base-colector en inversa. Los portadores de carga emitidos por el emisor atraviesan la base, porque es muy angosta, hay poca recombinación de portadores, y la mayoría pasa al colector. El transistor posee tres estados de operación: estado de corte, estado de saturación y estado de actividad.
El transistor bipolar es el más común de los transistores, y como los diodos, puede ser de germanio o silicio. Existen dos tipos transistores: el NPN y el PNP, y la dirección del flujo de la corriente en cada caso, lo indica la flecha que se ve en el gráfico de cada tipo de transistor. El transistor es un dispositivo que posee 3 patillas con los siguientes nombres: base (B), colector (C) y emisor (E), coincidiendo siempre, el emisor, con la patilla que tiene la flecha en el gráfico de transistor. El transistor bipolar es un amplificador de corriente, esto quiere decir que si le introducimos una cantidad de corriente por una de sus patillas (base), el entregará por otra (emisor) , una cantidad mayor a ésta, en un factor que se llama amplificación.
Transistor Mosfet:
El transistor de efecto de campo metal-óxido-semiconductor o MOSFET es un transistor utilizado para amplificar o conmutar señales electrónicas. Es el transistor más utilizado en la industria microelectrónica, ya sea en circuitos analógicos o digitales, aunque el transistor de unión bipolar fue mucho más popular en otro tiempo. Prácticamente la totalidad de los microprocesadores comerciales están basados en transistores MOSFET.
El MOSFET es un dispositivo de cuatro terminales llamados surtidor (S), drenador (D), compuerta (G) y sustrato (B). Sin embargo, el sustrato generalmente está conectado internamente al terminal del surtidor, y por este motivo se pueden encontrar dispositivos MOSFET de tres terminales.
El término 'metal' en el nombre MOSFET es actualmente incorrecto ya que el material de la compuerta, que antes era metálico, ahora se construye con una capa de silicio policristalino. El aluminio fue el material por excelencia de la compuerta hasta mediados de 1970, cuando el silicio policristalino comenzó a dominar el mercado gracias a su capacidad de formar compuertas auto-alineadas. Las compuertas metálicas están volviendo a ganar popularidad, dada la dificultad de incrementar la velocidad de operación de los transistores sin utilizar componentes metálicos en la compuerta. De manera similar, el 'óxido' utilizado como aislante en la compuerta también se ha reemplazado por otros materiales con el propósito de obtener canales fuertes con la aplicación de tensiones más pequeñas.
Un transistor de efecto de campo de compuerta aislada o IGFET es un término relacionado que es equivalente a un MOSFET. El término IGFET es más inclusivo, ya que muchos transistores MOSFET utilizan una compuerta que no es metálica, y un aislante de compuerta que no es un óxido. Otro dispositivo relacionado es el MISFET, que es un transistor de efecto de campo metal-aislante-semiconductor.
MOSFET significa "FET de Metal Oxido Semiconductor" o FET de compuerta aislada. tipo especial de transistor FET que tiene una versión NPN y otra PNP. El NPN es llamado MOSFET de canal N y el PNP es llamado MOSFET de canal P. Una delgada capa de material aislante formada de dióxido de silicio es colocada del lado del semiconductor y una capa de metal es colocada del lado de la compuerta (GATE). En el caso de los transistores FET, la corriente de salida es controlada por una tensión de entrada (un campo eléctrico). En este caso no existe corriente de entrada. Los transistores MOSFET se pueden dañar con facilidad y hay que manipularlos con cuidado. Debido a que la capa de óxido es muy delgada, se puede destruir con facilidad si hay alta tensión o hay electricidad estática.
Transistor IGBT:
El transistor bipolar de puerta aislada (IGBT, del inglés Insulated Gate Bipolar Transistor) es un dispositivo semiconductor que generalmente se aplica como interruptor controlado en circuitos de electrónica de potencia. Este dispositivo posee la características de las señales de puerta de DEFECTO! con la capacidad de alta corriente y bajo voltaje de saturación del transistor bipolar, combinando una puerta aislada FET para la entrada de control y un transistor bipolar como interruptor en un solo dispositivo. El circuito de excitación del IGBT es como el del MOSFET, mientras que las características de conducción son como las del BJT.
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutación de hasta 100 kHz y ha sustituido al BJT en muchas aplicaciones. Es usado en aplicaciones de altas y medias energía como fuente conmutada, control de la tracción en motores y cocina de inducción. Grandes módulos de IGBT consisten en muchos dispositivos colocados en paralelo que pueden manejar altas corrientes del orden de cientos de amperios con voltajes de bloqueo de 6.000 voltios.
Se puede concebir el IGBT como un transistor Darlington híbrido. Tiene la capacidad de manejo de corriente de un bipolar pero no requiere de la corriente de base para mantenerse en conducción. Sin embargo las corrientes transitorias de conmutación de la base pueden ser igualmente altas. En aplicaciones de electrónica de potencia es intermedio entre los tiristores y los mosfet. Maneja más potencia que los segundos siendo más lento que ellos y lo inverso respecto a los primeros.
Circuito equivalentede un IGBT.
Este es un dispositivo para la conmutación en sistemas de alta tensión. La tensión de control de puerta es de unos 15 V¿. Esto ofrece la ventaja de controlar sistemas de potencia aplicando una señal eléctrica de entrada muy débil en la puerta.
El transistor UJT (transistor de unijuntura) es un dispositivo con un funcionamiento diferente al de otros transistores. Es un dispositivo de disparo. Es un dispositivo que consiste de una sola unión PN. No es un FET. El disparo ocurre entre el Emisor y la Base1 y el voltaje al que ocurre este disparo está dado por la fórmula: Voltaje de disparo = Vp = 0.7 + n x VB2B1 Consiste en una placa de material ligeramente dopado de silicio tipo-n. Los dos contactos de base se unen a los Estos se indican como (B1) y (B2) respectivamente. Un material de tipo p se utiliza para formar una juntura p-n en el límite de la varilla de aluminio y la placa de silicio tipo n. El tercer terminal llamado emisor (E) se hace a partir de este material tipo-p. El tipo n está ligeramente contaminado, mientras que el de tipo p está fuertemente contaminado. Como el tipo n está ligeramente dopado, ofrece una alta resistencia mientras que el material tipo p, ofrece baja resistividad puesto que está fuertemente.
Transistor UJT:
Este dispositivo se utiliza, fundamentalmente, como generador de pulsos de disparo para SCR y TRIACs.
El UJT es un componente que posee tres terminales: dos bases y un emisor.
En la figura se puede apreciar la constitución de un UJT, que en realidad está compuesto solamente por dos cristales. Al cristal P se le contamina con una gran cantidad de impurezas, presentando en su estructura un número elevado de huecos. Sin embargo, al cristal N se le dopa con muy pocas impurezas, por lo que existen muy pocos electrones libres en su estructura. Esto hace que la resistencia entre las dos bases RBB sea muy alta cuando el diodo del emisor no conduce. Para entender mejor cómo funciona este dispositivo.
Si en estas condiciones aplicamos una tensión de alimentación VBB entre las dos bases, la tensión que aparece entre el emisor y la base será la que corresponda en el circuito equivalente a R1; es decir, en el divisor de tensión se cumplirá que:
Si llamamos η=R1/RBB, la ecuación queda: V1 = η VBB.
El término η representa la relación intrínseca existente entre las tensiones V1 y VBB.
Así, por ejemplo, si un UJT posee una relación intrínseca característica igual a 0,85 y queremos determinar la tensión que aparecerá entre el terminal de emisor y la base 1 al aplicar 12V entre bases, bastará con operar de la siguiente forma:
.
Circuito Integrado 555
El circuito integrado 555 es uno de los integrados mas utilizados en el mundo de la electrónica por su bajo costo y su gran fiabilidad y es capaz de producir pulsos de temporización (modo monoestable) muy precisos y que también puede ser usado como oscilador (modo astable). Fue desarrollado y construido en el año 1971 por la empresa Signetics con el nombre: SE555/NE555 y se lo llamó: "The IC Time Machine" ("Circuito integrado la máquina del tiempo")
Este circuito entrega un solo pulso de un ancho establecido por el diseñador. El esquema de conexión es el que se muestra. La fórmula para calcular el tiempo de duración (tiempo en el que la salida está en nivel alto)
555 monoestable :
El temporizador IC 555 es un circuito integrado (chip) que se utiliza en una variedad de aplicaciones y se aplica en la generación de pulsos y de oscilaciones. El 555 puede ser utilizado para proporcionar retardos de tiempo, como un oscilador, y como un circuito integrado flip-flop. Sus derivados proporcionan hasta cuatro circuitos de sincronización en un solo paquete. Introducido en 1971 por Signetics, el 555 sigue siendo de uso generalizado debido a su facilidad de uso, precio bajo y la estabilidad. Lo fabrican muchas empresas en bipolares y también en CMOS de baja potencia. A partir de 2003, se estimaba que mil millones de unidades se fabricaban cada año.
SCR (Silicon Controled Rectifier / Rectificador controlado de silicio) es un dispositivo semiconductor de 4 capas que funciona como un conmutador casi ideal. Es un componente electrónico constituido por elementos semiconductores que utiliza realimentación interna para producir una conmutación. Los materiales de los que se compone son de tipo semiconductor, es decir, dependiendo de la temperatura a la que se encuentren pueden funcionar como aislantes o como conductores. Son dispositivos unidireccionales porque solamente transmiten la corriente en un único sentido. Se emplea generalmente para el control de potencia eléctrica. El dispositivo consta de un ánodo y un cátodo, donde las uniones son de tipo PNPN entre los mismos. Por tanto se puede modelar como 2 transistores típicos PNP y NPN. Se crean así 3 uniones denominadas J1, J2, J3. es un conmutador biestable, es decir, es el equivalente electrónico de los interruptores mecánicos; por tanto, es capaz de dejar pasar plenamente o bloquear por completo el paso de la corriente sin tener nivel intermedio alguno, aunque no son capaces de soportar grandes sobrecargas de corriente. Este principio básico puede observarse también en el diodo Shockley. Solo puede ser apagado con la interrupción de la fuente de voltaje, abriendo el circuito, o bien, haciendo pasar una corriente en sentido inverso por el dispositivo. Si se polariza inversamente en el tiristor existirá una débil corriente inversa de fugas hasta que se alcance el punto de tensión inversa máxima, provocándose la destrucción del elemento (por avalancha en la unión).
Tiristor SCR:
Es un componente electrónico constituido por elementos semiconductores que utiliza realimentación interna para producir una conmutación. Los materiales de los que se compone son de tipo semiconductor, es decir, dependiendo de la temperatura a la que se encuentren pueden funcionar como aislantes o como conductores. Son dispositivos unidireccionales porque solamente transmiten la corriente en un único sentido. Se emplea generalmente para el control de potencia eléctrica.
Es un dispositivo semiconductor, de la familia de los tiristores. La diferencia con un tiristor convencional es que éste es unidireccional y el TRIAC es bidireccional. De forma coloquial podría decirse que el TRIAC es un interruptor capaz de conmutar la corriente alterna. Su estructura interna se asemeja en cierto modo a la disposición que formarían dos SCR en direcciones opuestas. Posee tres electrodos: A1, A2 (en este caso pierden la denominación de ánodo y cátodo) y puerta. El disparo del TRIAC se realiza aplicando una corriente al electrodo puerta.
TRIAC:
Un TRIAC o Triodo para Corriente Alterna es un dispositivo semiconductor, de la familia de los tiristores. La diferencia con un tiristor convencional es que éste es unidireccional y el TRIAC es bidireccional. De forma coloquial podría decirse que el TRIAC es un interruptor capaz de conmutar la corriente alterna.
Su estructura interna se asemeja en cierto modo a la disposición que formarían dos SCR en direcciones opuestas.
Posee tres electrodos : A1, A2 (en este caso pierden la denominación de ánodo y cátodo) y puerta. El disparo del TRIAC se realiza aplicando una corriente al electrodo puerta.
DIAC:
El DIAC (Diodo para Corriente Alterna) es un dispositivo semiconductor de dos conexiones. Es un diodo bidireccional disparable que conduce la corriente sólo tras haberse superado su tensión de disparo
, y mientras la corriente circulante no sea inferior al valor característico para ese dispositivo. El comportamiento es fundamentalmente el mismo para ambas direcciones de la corriente. La mayoría de los DIAC tienen una tensión de disparo de alrededor de 30 V. En este sentido, su comportamiento es similar a una lampara de neon.
Los DIAC son una clase de tiristor, y se usan normalmente para disparar los triac, otra clase de tiristor.El DIAC (Diodo para Corriente Alterna) es un dispositivo semiconductor de dos conexiones. Es un diodo bidireccional disparable que conduce la corriente sólo tras haberse superado su tensión de disparo, y mientras la corriente circulante no sea inferior al valor característico para ese dispositivo. El comportamiento es fundamentalmente el mismo para ambas direcciones de la corriente. La mayoría de los DIAC tienen una tensión de disparo de alrededor de 30 V. En este sentido, su comportamiento es similar a una lámpara de neón.
Los DIAC son una clase de tiristor, y se usan normalmente para disparar los triac, otra clase de tiristor.
Es un dispositivo semiconductor de dos terminales, llamados ánodo y cátodo. Actúa como un interruptor bidireccional el cual se activa cuando el voltaje entre sus terminales alcanza el voltaje de ruptura, dicho voltaje puede estar entre 20 y 36 volts según la referencia.
DIAC de tres capas
Existen dos tipos de DIAC:
Es un dispositivo semiconductor de dos terminales, llamados ánodo y cátodo. Actúa como un interruptor bidireccional el cual se activa cuando el voltaje entre sus terminales alcanza el voltaje de ruptura, dicho voltaje puede estar entre 20 y 36 volts según la referencia.
Existen dos tipos de DIAC:
- DIAC de tres capas: Es similar a un transistor bipolar sin conexión de base y con las regiones de colector y emisor iguales y muy dopadas. El dispositivo permanece bloqueado hasta que se alcanza la tensión de avalancha en la unión del colector. Esto inyecta corriente en la base que vuelve el transistor conductor, produciéndose un efecto regenerativo. Al ser un dispositivo simétrico, funciona igual en ambas polaridades, intercambiando el emisor y colector sus funciones.
- DIAC de cuatro capas. Consiste en dos diodos Shockley conectados en antiparalelo, lo que le da la característica bidireccional.
AMPLIFICADORES OPERACIONALES:
Se trata de un dispositivo electrónico (normalmente se presenta como circuito integrado) que tiene dos entradas y una salida. La salida es la diferencia de las dos entradas multiplicada por un factor (G) (ganancia):
Vout = G · V(+) − V(−)) el más conocido y comúnmente aplicado es el UA741 o LM741.
El primer amplificador operacional monolítico, que data de los años 1960, fue el Fairchild μA702 (1964), diseñado por Bob Widlar. Le siguió el Fairchild μA709 (1965), también de Widlar, y que constituyó un gran éxito comercial. Más tarde sería sustituido por el popular Fairchild μA741 (1968), de David Fullagar, y fabricado por numerosas empresas, basado en tecnología bipolar.
Originalmente los A.O. se empleaban para operaciones matemáticas (suma, resta, multiplicación, división, integración, derivación, etc.) en calculadoras analógicas. De ahí su nombre.
El A.O. ideal tiene una ganancia infinita, una impedancia de entrada infinita, un ancho de banda también infinito, una impedancia de salida nula, un tiempo de respuesta nulo y ningún ruido. Como la impedancia de entrada es infinita también se dice que las corrientes de entrada son cero.
Compuertas logicas:
Una puerta lógica, o compuerta lógica, es un dispositivo electronico con una función booleana Suman, multiplican, niegan o afirman, incluyen o excluyen según sus propiedades lógicas. Se pueden aplicar a tecnología electrónica, eléctrica, mecánica, hidráulica y neumática. Son circuitos de conmutación integrados en un chip
Claude El wood
Shannon experimentaba con reles o interruptores electromagnéticos para conseguir las condiciones de cada compuerta lógica, por ejemplo, para la función booleana
Y (AND) colocaba interruptores en
circuito serie, ya que con uno solo de éstos que tuviera la condición «abierto», la salida de la compuerta Y sería = 0, mientras que para la implementación de una compuerta
O (OR), la conexión de los interruptores tiene una configuración en
circuito paralelo.
La tecnología
microelectrónica actual permite la elevada integración de
transistores actuando como conmutadores en redes lógicas dentro de un pequeño
circuito integrado. El chip de la
CPU es una de las máximas expresiones de este avance tecnológico.
COMPUERTA LOGICA AND:
La puerta AND o compuerta AND es una puerta lógica digital que implementa la conjunción lógica -se comporta de acuerdo a la tabla de verdad mostrada a la derecha. Ésta entregará una salida ALTA (1), dependiendo de los valores de las entradas, siendo este caso, al recibir solo valores altos en ambas entradas. Si alguna de estas entradas no son ALTAS, entonces se mostrará un valor de salida BAJA (0). En otro sentido, la función de la compuerta AND efectivamente encuentra el mínimo entre dos dígitos binarios, así como la función OR encuentra el máximo. Por lo tanto, la salida X solamente es "1" (1 lógico, nivel alto) cuando la entrada A como la entrada B están en "1". En otras palabras la salida X es igual a 1 cuando la entrada A y la entrada B son 1
Compuerta logica NAND:
La
puerta NAND,
compuerta NAND o
NOT AND es una
puerta lógica que produce una salida que es falsa solamente si todas sus entradas son verdaderas; por tanto, su salida es
complemento a la de la
puerta AND, -se comporta de acuerdo a la tabla de verdad mostrada a la derecha. Cuando todas sus entradas están en 1 (uno) o en ALTA, su salida está en 0 o en BAJA, mientras que cuando una sola de sus entradas o ambas están en 0 o en BAJA, su SALIDA va a estar en 1 o en ALTA.
Se puede ver claramente que la salida X solamente es "0" (0 lógico, nivel bajo) cuando la entrada A como la entrada B están en "1". En otras palabras la salida X es igual a 0 cuando la entrada A y la entrada B son 1.
La puerta NAND es significativa debido a que cualquier función booleana se puede implementar mediante el uso de una combinación de puertas NAND. Esta propiedad se llama
integridad funcional.
Los sistemas digitales que emplean ciertos circuitos lógicos se aprovechan de integridad funcional de NAND.
