Amplificadores y aleaciones metálicas.

1. Cátedra: Electrónica II

2. ELECTRONICA
INSITUTO POLITECNICO SANTIAGO MARIÑO
Extensión Maracaibo
TOMO I: AMPLIFICADORES
Como todos sabemos los amplificadores son circuitos en los cuales hay
variedad de componentes que se configuran para hacer para magnificar una
señal pequeña de entrada a una mucho más alta y nítida de salida. Para este
tomo veremos el funcionamiento de diferentes tipos de amplificadores el
tratamiento con respecto a sus aleaciones metálicas de sus componentes,
son amplificadores que comúnmente vemos, veremos cómo funcionan y
que materiales constituyen estos circuitos. Estudiaremos como llegan a ser
tan potentes con técnicas que se han venido mejorando al pasar de los años
los ingenieros y la tecnología que usan para ser tan eficientes hoy en día
Este es un ejemplo de una planta amplificadora e indica cómo van
colocados los medios bajos y altavoces que se van a colocar en esta para
generar una mayor potencia sobre ellos.

3. 1. AMPLIFICADORESINVERSORES
Se le llama así a este montaje por que la señal de salida es contraria a la de
entrada en polaridad, aunque puede ser mayor, igual o menor dependiendo
esto de la ganancia que le demos al amplificador en lazo cerrado. La señal
como vemos en la figura, se aplica al terminal inversor o negativo del
amplificador y el positivo o no inversor se lleva a masa. La resistencia R2
que va desde la salida al terminal negativo de la entrada, “A esto se le llama
realimentación”
2. AMPLIFICADORESNO INVERSIORES.
Este tipo de configuración, la señal de entrada
se aplica directamente en la entrada No
inversora, lo que significa que la ganancia de
salida del amplificador se convierte en positiva
en contraste con el circuito inversor. El
resultado es que la señal de salida está en fase
con la señal de entrada.
Resistencia usada en estos
amplificadores, también se usan otros
valores
CIRCUITO AMPLIFICADOR
NO INVERSOR
Diodos usados en
estos circuitos

4. 3. AMPLIFICADORESSUMADORES
Un amplificador sumador es un circuito electrónico creado por medio de
amplificadores operacionales el cual está en capacidad de sumar o de unir
dos señales de entrada y unirlas en una sola a la salida.
Como se puede observar en el diagrama del amplificador sumador se le
llama sumador porque son varias resistencias con distintos voltajes
colocados al terminal negativo que también es inversor en este caso.
La razón de utilizar un amplificador operacional para sumar múltiples
señales de entrada, es evitar la interacción entre ellos, de modo que
cualquier cambio en el voltaje de una de las entradas no tendrá ningún
efecto sobre el resto de las entradas.
En la siguiente imagen vemos unos
potenciómetros que son resistencias
variables que bajan o suben su capacidad
resistiva. En estos circuitos se usan para
variar una frecuencia volumen o
sencillamente una señal

5. 4. AMPLIFICADORES
COMPARADORES
Un amplificador operacional
comparador es utilizado para
determinar cuál de dos señales en
sus entradas es mayor. Basta con que
una señal sea ligeramente mayor para
que cause que la salida del
amplificador operacional sea máxima,
ya sea positiva (+VSAT) o negativa (-
VSAT)
Esto se debe a que a que el
operacional se utiliza en lazo abierto
(Tiene ganancia máxima). La ganancia
de un amplificador es de 200.000 o
más y la formula de salida es:
Vout=AOL(V1-V2), Donde:
*Vout= a la tensión de salida
*AOL= a la ganancia del amplificador
operacional en lazo abierto (200.000)
o mas
*V1 y V2= tensiones de entrada las
que se comparan.
Vout no puede exceder la tensión de
saturación del amplificador
operacional, sea esta esta saturación
positiva o negativa Normalmente el
valor usado es de 2Voltios menor que
el valor de la fuente (V+ o V-)
Ejemplo de un circuito amplificador
comparador:
Su comportamiento:
Circuito integrado de un amplificador
comparador:

6. 5. AMPLIFICADOR INTEGRADOR
U n circuito integrador realiza un proceso de suma llamado integración. La
tensión de salida del circuito integrador es proporcional al área bajo la curva
de entrada (Onda de entrada), Para cualquier instante.
En el primer grafico (Izquierda) se puede ver una señal de entrada (línea
recta) de 3 voltios que se mantiene continuo con el pasar del tiempo.
El segundo grafico (Derecha se muestra que el área bajo la curva en un
momento cualquiera es igual al valor de la entrada multiplicado por el
tiempo. Vsal= Vent x T
Circuito integrador:
Capacitores usados en
estos amplificadores

7. 6. AMPLIFICADORES DIFERENCIADORES.
Este tipo de amplificadores nos permite obtener la derivada de la señal de
entrada. En caso general la tensión de entrada variara con el tiempo Vi=Vi(t).
La principal diferencia que se observa en este circuito es la presencia de un
condensador de capacidad constante C. Como se sabe la carga Q que
almacena un condensador es proporcional a su capacidad C y a la diferencia
de potencial V a las que están sometidos las armaduras de Este (Q=CV). Es
fácil entender que si la tensión varia con el tiempo y la capacidad del
condensador es constante, la carga que este almacena también varía con el
Tiempo, Q=Q(t)
Con este dispositivo se pueden hacer muchas combinaciones, así por
ejemplo, podemos conseguir un circuito que obtenga la derivada de una
señal determinada y además le sume una segunda señal, con el esquema
siguiente.
7. TRATAMIENTOS DE ALEACIONES METALICAS: El tratamiento térmico a
aleaciones metálicas se define como una combinación de operaciones de
calentamiento y enfriamiento aplicados a metales y aleaciones a en estado
sólido para obtener las condiciones o propiedades deseadas .
Los tratamientos térmicos pueden utilizarse para homogenizar el fundido de
las aleaciones metálicas, para mejorar su ductilidad en caliente, para

8. ablandar los metales antes o durante su procesamiento en frio o en caliente,
o para modificar su microestructura con el fin de obtener propiedades
mecánicas deseadas
También se utiliza el tratamiento térmico de aleaciones metálicas para
modificar la estructura química superficial de los materiales. Este objetivo se
logra mediante la difusión de carbono, nitrógeno y otros materiales solidos o
gaseosos en la superficie del componente
Los parámetros y procesos que afectan la composición y propiedades de los
componentes metálicos incluyen los siguientes:
 Tipo de aleación
 Calentamiento
 Enfriamiento
 Trabajo
 Tiempo
 Atmosfera
 Recubrimiento superficial
 Difusión superficial
8. TRATAMIENTOS GENERALES:
 Homogenización: Este tratamiento se usa antes de los procesos en
caliente y se aplica para igualar la temperatura en toda la aleación o
para reducir el efecto de segregación provocado por la composición
química desigual.
 Recocido: Este abarca una variedad de procesos de tratamiento
térmico utilizado para ablandar las aleaciones e incrementar su
ductilidad como ayuda al proceso en frio.
 Estabilización y normalización: Son tratamientos térmicos realizados
para eliminar las tensiones internas de los componentes después de
la soldadura, el fundido o enfriamiento rápido.
9. TRATAMIENTOS QUE ALTERAN LA ESTRUCTURA QUIMICA
SUPERFICIAL DE UNA ALEACION:
 Cementación
 Nitruración
 Carbonitruración
 Nitrocementación

9. EN ESTOS PROCESOS, LAS CAPAS SUPERFICIALES DE LA ALEACIÓN SE ENDURECEN Y
FORTALECEN SOMETIENDO EL COMPONENTE A UNA ATMÓSFERA GASEOSA RICA EN
CARBONO O NITRÓGENO MIENTRAS EL MATERIAL PASA POR UN PERFIL TÉRMICO
ELEVADO ANTES DEL TEMPLADO. SE PUEDEN CONSEGUIR PROPIEDADES SIMILARES DE
LOS MATERIALES, CON DIFERENTES COMPONENTES MOLECULARES EN LA SUPERFICIE,
UTILIZANDO PROCESOS COMO IMPLANTACIÓN IÓNICA, DEPOSICIÓN QUÍMICA EN FASE
VAPOR (CVD), DEPOSICIÓN FÍSICA EN FASE VAPOR (PVD), BORURACIÓN Y
ALUMINACIÓN.
10. TRATAMIENTOS QUE MODIFICAN LA ESTRUCTURA DE FASES DE
UNA ALEACIÓN
 Endurecimiento: Las aleaciones de metales pueden endurecerse por
medios mecánicos, pero además las aleaciones de acero pueden
endurecerse mediante tratamiento térmico. La capacidad de
endurecimiento de una aleación de acero depende de su contenido en
carbono u otras aleaciones. Las aleaciones con mayor porcentaje en
carbono alcanzan superior nivel de dureza. El proceso de
endurecimiento se obtiene calentando una aleación a una temperatura
predefinida y después templándolo en aceite, agua, aire o un polímero
de templado especial. La temperatura y los parámetros del templado
dependen del tipo de acero que se procese.
 Revenido: El revenido suele darse después del proceso de
endurecimiento y se utiliza para eliminar gran parte de la fragilidad de
la aleación manteniendo la dureza de los componentes.
Para conocer el resultado de estos procesos y las temperaturas a las
que deben realizarse, es necesario estudiar el diagrama de fase de la
aleación
 Endurecimiento por inducción: El calentamiento rápido mediante una
bobina de inducción seguido inmediatamente del templado en un
chorro de templado permite también endurecer aceros con contenido
de carbono medio y alto. Este proceso también puede realizarse
utilizando un impacto de llama caliente o técnicas de calentamiento
con tecnología láser
11. TRATAMIENTOS QUE SE LLEVAN A CABO PARA REALIZAR LOS
CIRCUITOS INTEGRADOS COMO LOS QUE SE MUESTRAN LA IMAGEN EN
LA PAGINA N4

10.  Preparación de la oblea: El material inicial para los circuitos
integrados modernos es el silicio de muy alta pureza, donde adquiere
la forma de un cilindro sólido de color gris acero de 10 a 30 cm de
diámetro y puede ser de 1 m a 2 m de longitud . Este cristal se rebana
para producir obleas circulares de 400 μm a 600 μm de espesor, (1 μm
es igual a 1×10-6metros). Después, se alisa la pieza hasta obtener un
acabado de espejo, a partir de técnicas de pulimento químicas y
mecánicas. Las propiedades eléctricas y mecánicas de la oblea
dependen de la orientación de los planos cristalinos, concentración e
impurezas existentes. Para aumentar la resistividad eléctrica del
semiconductor, se necesita alterar las propiedades eléctricas del
silicio a partir de un proceso conocido como dopaje. Una oblea de
silicio tipo n excesivamente impurificado (baja resistividad) sería
designada como material n+, mientras que una región levemente
impurificada se designaría n-. aunque podría ser n+
 Oxidación: Se refiere al proceso químico de reacción del silicio con el
oxígeno para formar Dióxido de Silicio (SiO2). Para acelerar dicha
reacción se necesitan de hornos ultra limpios especiales de alta
temperatura. El Oxígeno que se utiliza en la reacción se introduce
como un gas de alta pureza (proceso de “oxidación seca”) o como
vapor (“oxidación húmeda”). La Oxidación húmeda tiene una mayor
tasa de crecimiento, aunque la oxidación seca produce mejores
características eléctricas. Su constante dieléctrica es 3.9 y se le puede
utilizar para fabricar excelentes condensadores. El Dióxido de Silicio
es una película delgada, transparente y su superficie es altamente
reflejante. Si se ilumina con luz blanca una oblea oxidada la
interferencia constructiva y destructiva hará que ciertos colores se
reflejen y con base en el color de la superficie de la oblea se puede
deducir el espesor de la capa de Óxido.
 Difusión: Es el proceso mediante el cual los átomos se mueven de una
región de alta concentración a una de baja a través del cristal
semiconductor. En el proceso de manufactura la difusión es un
método mediante el cual se introducen átomos de impurezas en el
Silicio para cambiar su resistividad; por lo tanto, para acelerar el
proceso de difusión de impurezas se realiza a altas temperaturas (1000
a 1200 °C), esto para obtener el perfil de dopaje deseado. Las
impurezas más comunes utilizadas como contaminantes son el Boro
(tipo p), el Fósforo (tipo n) y el Arsénico (tipo n). Si la concentración de
la impureza es excesivamente fuerte, la capa difundida también puede
utilizarse como conductor
 Implantación de iones: Es otro método que se utiliza para introducir
átomos de impurezas en el cristal semiconductor. Un implantador de
iones produce iones del contaminante deseado, los acelera mediante

11. un campo eléctrico y les permite chocar contra la superficie del
semiconductor. La cantidad de iones que se implantan puede
controlarse al variar la corriente del haz (flujo de iones). Este proceso
se utiliza normalmente cuando el control preciso del perfil del dopaje
es esencial para la operación del dispositivo.
 Deposición por medio de vapor químico: Es un proceso mediante el
cual gases o vapores se hacen reaccionar químicamente, lo cual
conduce a la formación de sólidos en un sustrato. Las propiedades de
la capa de óxido que se deposita por medio de vapor químico no son
tan buenas como las de un óxido térmicamente formado, pero es
suficiente para que actúe como aislante térmico. La ventaja de una
capa depositada por vapor químico es que el óxido se deposita con rapidez y a una
baja temperatura (menos de 500°C).
 Metalización: Su propósito es interconectar los diversos componentes
(transistores, condensadores, etc.) para formar el circuito integrado
que se desea, implica la deposición inicial de un metal sobre la
superficie del Silicio. El espesor de la película del metal puede ser
controlado por la duración de la deposición electrónica, que
normalmente es de 1 a 2 minutos.
 Fotolitografía: Esta técnica es utilizada para definir la geometría de la
superficie de los diversos componentes de un circuito integrado. Para
lograr la fotolitografía, primeramente se debe recubrir la oblea con una
capa fotosensible llamada sustancia fotoendurecible que utiliza una
técnica llamada “de giro”; después de esto se utilizará una placa
fotográfica con patrones dibujados para exponer de forma selectiva la
capa fotosensible a la iluminación ultravioleta. Las áreas opuestas se
ablandarán y podrán ser removidas con un químico, y de esta manera,
producir con precisión geometrías de superficies muy finas. La capa
fotosensible puede utilizarse para proteger por debajo los materiales
contra el ataque químico en húmedo o contra el ataque químico de
iones reactivos. Este requerimiento impone restricciones mecánicas y
ópticas muy críticas en el equipo de fotolitografía.
 Empacado: Una oblea de Silicio puede contener varios cientos de
circuitos o chips terminados, cada chip puede contener de 10 o más
transistores en un área rectangular, típicamente entre 1 mm y 10 mm
por lado. Después de haber probado los circuitos eléctricamente se
separan unos de otros (rebanándolos) y los buenos (“pastillas”) se
montan en cápsulas (“soportes”). Normalmente se utilizan alambres
de oro para conectar las terminales del paquete al patrón de
metalización en la pastilla; por último, se sella el paquete con plástico
o resina epóxica al vacío o en una atmósfera.