El documento proporciona una introducción a la electrónica, describiendo los diferentes campos, componentes y conceptos fundamentales. Explica que la electrónica se enfoca en la información transportada por señales eléctricas y cómo esta información es manipulada por sistemas electrónicos. También describe los diferentes tipos de componentes pasivos y activos, y conceptos clave como señales analógicas y digitales, diodos, transistores y circuitos integrados.

1. CET Chevrotrónica II

2. Electrónica La Electrónica es una disciplina que abarca un amplio abanico de actividades relacionadas con el control de señales eléctricas (flujo de electrones). A diferencia con la Electricidad -rama de la Física de la que arranca la Electrónica-, esta moderna disciplina vuelca su interés en la información transportada por las señales eléctricas; básicamente tensión y corriente eléctrica. La puesta en práctica de las técnicas electrónicas toma cuerpo en los denominados sistemas electrónicos, los cuales manipulan las señales eléctricas para generar, canalizar y presentar la información.

3. Campos de la Electrónica La señal será todo aquello que transporta información de un punto a otro, y dependiendo del tipo de información que transmita, se podrá hablar entonces de señal analógica y señal digital. Los conceptos de señal analógica y digital, se basan en su característica de acumular información. Según el modo de acumular información se obtendrá una señal analógica o una digital.

4. Electrónica Analógica La principal fuente de información la constituye su amplitud. Utiliza un número infinito de valores posibles para representar la información. Señal Continua

5. Señal Análoga

6. Electrónica Digital La principal fuente de información la constituye su frecuencia. Utiliza un número finito de valores posibles para representar la información. Señal Discreta

7. Señal Digital

8. Componentes Pasivos Son aquellos que no pueden contribuir con la ganancia de energía o amplificación de un circuito o sistema electrónico. Éstos no tienen acción de control y no necesitan ninguna otra entrada más que una señal para ejecutar su función. A este grupo pertenecen las resistencias, condensadores, bobinas, conectores, interruptores y conductores.

9. Es la propiedad de un material para presentar oposición al paso de la corriente eléctrica. Su unidad de medida es el ohm, y se representa con la letra Ω (omega) del alfabeto griego. Resistencias

10. Condensadores (Capacitores) Tienen su origen en la botella de Leyden, la cual era capaz de almacenar energía eléctrica. Un capacitor es un componente electrónico con la propiedad de almacenar energía para liberarla posteriormente. Un capacitor elemental consiste en dos placas metálicas paralelas aisladas una de la otra por un material dieléctrico.

11. Bobinas (Transformador) Basa su funcionamiento en un la diferencia de potencial entre 2 bobinas, que son varios metros de devanado enrollados en un núcleo ferromagnético. Interruptor Es una simple interconexión entre dos materiales conductores que permiten el paso de la corriente al estar unidos, y cuando están separados, simplemente la corriente no circula.

12. Componentes Activos Son aquellos que tienen la capacidad de controlar voltajes o corrientes y que pueden crear una acción de amplificación o de conmutación, ésta es, el intercambio de una señal entre dos estados en el circuito al que pertenecen. Entre ellos tenemos los diodos, los transistores, y los circuitos integrados, entre otros.

13. Diodos El diodo deja circular corriente a través suyo cuando se conecta el polo positivo de la batería al ánodo (+), y el negativo al cátodo (-), y se opone al paso de la misma si se realiza la conexión opuesta. Esta interesante propiedad puede utilizarse para realizar la conversión de corriente alterna en continua, a este procedimiento se le denomina rectificación. Si se aplica a este diodo una tensión alterna, únicamente se producirá circulación de corriente en las ocasiones en que el ánodo (+) sea más positivo que el cátodo (-). - +

14. Los LEDs son diodos que emiten luz cuando son conectados a un circuito. Su uso es frecuente como luces “piloto” en aparatos electrónicos para indicar si el circuito está cerrado. Los elementos componentes son transparentes o coloreados, de un material resina-epoxi, con la forma adecuada e incluye el corazón de un LED: el chip semiconductor. Diodos LED (Light Emitting Diode)

15. Transistores Es el invento que revoluciono la electrónica. Sirven como compuertas o switches electrónico. Son componentes que funcionan como amplificadores de la señal eléctrica. Un transistor de tipo BJT (Bipolar Junction Transistor) sirve para amplificar la corriente, mientras que un FET (Field Effect Transistor) sirve para amplificar el voltaje. Las 3 patas de un BJT son: emisor, base y colector. Y las de un FET son: compuerta, drenaje y fuente

16. Circuito Integrado (CI) Es un arreglo de componentes pasivos y activos que generan una función específica dentro de un encapsulamiento más compacto que el arreglo original. Debido a que cada CI es de uso diferente, existen documentos conocidos como datasheet que explican el funcionamiento del CI. 1 4 8 5

17. Interpretación de Símbolos y Diagramas Como ya vimos, cada componente electrónico tiene su propio símbolo. ¿Qué ocurre cuando unimos estos?

18. Generalmente, el 1er contacto que tendremos con un circuito electrónico tanto al implementarlo como al diseñarlo, será con su diagrama o esquema. Interpretación de Símbolos y Diagramas

19. El esquema deberá ser correctamente interpretado para armar su prototipo. Interpretación de Símbolos y Diagramas

20. Y finalmente, si así se desea, se hará el circuito impreso. Interpretación de Símbolos y Diagramas

21. Aisladores Conductores y Semiconductores

22. Semiconductores Un semiconductor es un elemento material cuya conductividad eléctrica puede considerarse situada entre las de un aislante y la de un conductor, considerados en orden creciente. Los semiconductores más conocidos son el silicio (Si) y el germanio (Ge)

23. Semiconductores Cuando el silicio se encuentra formado por átomos del tipo explicado en el apartado anterior, se dice que se encuentra en estado puro o más usualmente que es un semiconductor intrínseco Una barra de silicio puro está formada por un conjunto de átomos en lazados unos con otros según una determinada estructura geométrica que se conoce como red cristalina Toda inyección de energía exterior produce pues un proceso continuo que podemos concretar en dos puntos: Electrones que se quedan libres y se desplazan de un átomo a otro a lo largo de la barra del material semiconductor de silicio. Aparición y desaparición de huecos (espacios que ocupaban los electrones) en los diversos átomos del semiconductor.

24. Semiconductor Intrínseco: Silicio

25. Semiconductor Dopado El dopaje consiste en sustituir algunos átomos de silicio por átomos de otros elementos. A estos últimos se les conoce con el nombre de impurezas. Dependiendo del tipo de impureza con el que se dope al semiconductor puro o intrínseco aparecen dos clases de semiconductores. Hueco Exceso de electrones Semiconductor tipo P Semiconductor tipo N

26. Semiconductor Tipo N En esta situación hay mayor número de electrones que de huecos. Por ello a estos últimos se les denomina "portadores minoritarios" y "portadores mayoritarios" a los electrones Las Impurezas tipo N más utilizadas en el proceso de dopado son el arsénico, el antimonio y el fósforo

27. Semiconductor Tipo P Sustituimos uno de sus átomos (que como sabemos tiene 4 electrones en su capa exterior) por un átomo de otro elemento que contenga tres electrones en su capa exterior, resulta que estos tres electrones llenarán los huecos que dejaron los electrones del átomo de silicio, pero como son cuatro, quedará un hueco por ocupar.

28. Unión P- N Cuando se efectúa esta unión, los electrones y los huecos inmediatos a la unión se atraen, cruzan la unión y se neutralizan.

29. Diodo: polarización directa Si ahora aplicamos a dicha unión una tensión exterior de signo contrario a la barrera de potencial interna, ésta irá disminuyendo en anchura. A mayor tensión aplicada externamente corresponderá una barrera interna menor y podremos llegar a conseguir que dicha barrera desaparezca totalmente.

30. Diodo: polarización inversa Si la tensión aplicada externamente al diodo es del mismo signo que la barrera de potencial interna se dice que el diodo está polarizado inversamente. El terminal positivo de la pila atrae a los electrones del material N apartándolos de la unión, mientras que el negativo a trae a las cargas positivas del material P, apartándolos también de la unión.

31. Diodo: Símbolo y circuito equivalente

32. MEDIDA DE UN DIODO DE SILICIO La figura muestra las Puntas de Prueba midiendo la polarización directa de un Diodo de Silicio, en donde vemos que la Punta de Prueba POSITIVA está en el Ánodo y la Punta de Prueba NEGATIVA en el Cátodo, la juntura tiene un valor similar a la juntura de un TRANSISTOR.

33. La figura muestra las Puntas de Prueba midiendo la polarización inversa de un Diodo de Silicio, en donde vemos que la Punta de Prueba POSITIVA está en el Cátodo y la Punta de Prueba NEGATIVA en el Ánodo, la juntura tiene un valor infinito. MEDIDA DE UN DIODO DE SILICIO NOTA: Cada Diodo sea de Germanio o de Silicio, presenta un valor diferente o similar pero la idea primordial es la de identificar las polaridades de éste ( Ánodo y Cátodo )

36. 9

37. 9

38. Rectificación El proceso de rectificación consiste en convertir una señal alterna (positivos y negativos) en una señal CD. Esto se logra por medio de un puente de diodos. La función del diodo, es permitir el paso de los ciclos de corriente en un ciclo positivo y con el doble de frecuencia. Obteniendo una onda con máximos y mínimos siempre positivos. Señal Alterna Señal Directa Símbolo

39. Diodo rectificador : Media onda

41. Diodo rectificador : Onda completa

43. Diodo rectificador : Onda completa

45. Puente rectificador de diodos

46. Puente rectificador de diodos

47. Como se sabe la corriente generada por el alternador trifasico no es adecuada para la batería ni tampoco para la alimentación de los consumidores del vehículo. Es necesario rectificarla. Una condición importante para la rectificación es disponer de diodos de potencia aptos para funcionar en un amplio intervalo de temperatura. El rectificador esta, formado por un puente de 6 - 9 diodos de silicio, puede ir montado directamente en la carcasa lado anillos rozantes o en un soporte (placa) en forma de "herradura", conexionados a cada una de las fases del estator, formando un puente rectificador, obteniéndose a la salida del mismo una tensión de corriente continua. Los diodos se montan en esta placa de manera que tres de ellos quedan conectados a masa por uno de sus lados y los otros tres al borne de salida de corriente del alternador, también por uno de sus lados . El lado libre de los seis queda conectado a los extremos de las fases de las bobinas del estator.. Puente rectificador de diodos

48. Los alternadores, con equipo rectificador de 9 diodos (nanodiodo), incorporan tres diodos mas al puente rectificador normal, utilizandose esta conexión auxiliar para el control de la luz indicadora de carga y para la alimentación del circuito de excitación. El calentamiento de los diodos esta limitado y, por ello, debe evacuarse el calor de las zonas donde se alojan, tanto los de potencia como los de excitación. Con este fin se montan los diodos sobre cuerpos de refrigeración, que por su gran superficie y buena conductividad térmica son capaces de evacuar rápidamente el calor a la corriente de aire refrigerante. En algunos casos, para mejorar esta función, están provistos de aletas. La fijación de la placa portadiodos a la carcasa del alternador se realiza con interposición de casquillos aislantes, como se ve en la figura. Puente rectificador de diodos

49. No vamos a entrar en el modo de funcionamiento de los diodos simplemente decir que un diodo se comporta idealmente como una válvula antirretorno en un circuito neumático e hidráulico, según como están polarizados los diodos en sus extremos deja pasar la corriente eléctrica o no la deja pasar. Los diodos utilizados en el automóvil pueden ser de dos tipos: de "anodo común" son los que tienen conectado el ánodo a la parte metálica que los sujeta (la herradura que hemos visto antes) y que esta conectada a masa. De "cátodo común" son los diodos que tienen el cátodo unido a la parte metálica que los sujeta (masa). Puente rectificador de diodos

52. Diodo Zener El diodo zener trabaja exclusivamente en la zona de característica inversa y, en particular, en la zona del punto de ruptura de su característica inversa Esta tensión de ruptura depende de las características de construcción del diodo, se fabrican desde 2 a 200 voltios. Polarizado en directa actúa como un diodo normal y por tanto no se utiliza en dicho estado

53. Diodo Zener: Curva característica El Zener es un diodo que al polarizarlo inversamente mantiene constante la tensión en sus bornes a un valor llamado tensión de Zener, pudiendo variar la corriente que lo atraviesa entre el margen de valores comprendidos entre el valor mínimo de funcionamiento y el correspondiente a la potencia de zener máxima que puede disipar

54. Diodo Zener: Curva característica Tres son las características que diferencian a los diversos diodos Zener entre si: a.- Tensiones de polarización inversa, conocida como tensión zener .- Es la tensión que el zener va a mantener constante. b.- Corriente mínima de funcionamiento .- Si la corriente a través del zener es menor, no hay seguridad en que el Zener mantenga constante la tensión en sus bornes. c.- Potencia máxima de disipación . Puesto que la tensión es constante, nos indica el máximo valor de la corriente que puede soportar el Zener.

55. Diodo Zener: Regulador de voltaje Se llama voltaje no regulado aquel que disminuye cuando el circuito conectado a él consume más corriente, esto ocurre en las fuentes DC construidas con solo el rectificador y el condensador de filtro, en los adaptadores AC-DC y en las baterías. Un voltaje regulado mantiene su valor constante aunque aumente o disminuya el consumo de corriente. Una de las muchas formas de regular un voltaje es con un diodo Zener.

56. Fuente CC con regulación de voltaje

60. COMO IDENTIFICAR Y MEDIR ALGUNOS COMPONENTES Como se ve en la imagen superior, el Tester Digital está seleccionado para realizar mediciones de semiconductores ( símbolo del diodo ). Al colocar las Puntas de Prueba, POSITIVO en uno de los pines del TRANSISTOR y NEGATIVO en el otro extremo.....éste nos da un valor que es de .546 , a continuación veremos la siguiente imagen :

61. COMO IDENTIFICAR Y MEDIR ALGUNOS COMPONENTES Vemos que al mantener la Punta de Prueba Positiva en el mismo pin y colocamos la Punta de Prueba Negativa en el pin central, el instrumento nos da un valor distinto y menor que la medición anterior que es de .474. Si nosotros invertimos las Puntas de Prueba y realizamos las mismas acciones anteriores, como se ve en las figuras siguientes :

62. COMO IDENTIFICAR Y MEDIR ALGUNOS COMPONENTES Vemos que al colocar las Puntas de Prueba, NEGATIVO en uno de los pines del TRANSISTOR y POSITIVO en el otro extremo el instrumento nos da un valor infinito, a continuación veremos la siguiente imagen :

63. COMO IDENTIFICAR Y MEDIR ALGUNOS COMPONENTES Vemos que al mantener la Punta de Prueba Negativa en el mismo pin y colocamos la Punta de Prueba Positiva en el pin central, el instrumento nos sigue dando un valor infinito.

64. COMO IDENTIFICAR Y MEDIR ALGUNOS COMPONENTES Los resultados de éstas pruebas nos están demostrando algo que es primordial, especialmente en la medición de un TRANSISTOR de Silicio Bipolar y es la identificación individual de cada uno de los pines. La imagen que muestra la FIG. 1 y FIG. 2 tienen en común la Punta de Prueba POSITIVA, y recordando que las junturas de un TRANSISTOR tienen en común la BASE, ya tenemos identificado el primer pin. La FIG. 1 y FIG. 2 muestran que el instrumento da DOS valores diferentes al usar la Punta de Prueba NEGATIVA . En la FIG. 1 el valor es superior al de la FIG. 2 y por norma natural de las junturas la BASE EMISOR es mayor FIG. 1 que la BASE COLECTOR FIG. 2, es decir que el TRANSISTOR es del tipo ( N-P-N ), la P es la base ROJO POSITIVO común y está polarizado directamente por el tester digital y para ambas junturas, una juntura N-P es la EMISOR-BASE y la otra juntura P-N es la BASE-COLECTOR.

65. NOTA: El Tester Digital entrega en las Puntas de Prueba un voltaje suficiente para hacer trabajar y polarizar directamente las junturas del transistor; el voltaje es entregado por la batería interna y es un voltaje continuo y no alterno. FIG. 1 BASE - EMISOR MAYOR que FIG. 2 BASE – COLECTOR MENOR Para un TRANSISTOR P-N-P el proceso es inverso. La FIG. 3 y la FIG. 4 nos muestran que al medir con polarización inversa las junturas del TRANSISTOR, éste se comporta como un aislante. COMO IDENTIFICAR Y MEDIR ALGUNOS COMPONENTES

69. Transistores

70. Transistores

71. Transistores

72. Transistores

73. Transistores

76. Transistores

77. Transistores

78. Transistores

79. Transistores

80. Transistores

85. Diodo: Curva característica

86. Diodo LED Light Emitter Diode Los diodos luminiscentes son diodos semiconductores que al ser atravesados por una corriente eléctrica emiten radiaciones electromagnéticas en una estrecha banda de longitudes de onda (565nm a 950nm), dependiendo del semiconductor en que estén construidos.

87. Condensadores El principio del CONDENSADOR es: dos conductores próximos, llamados armaduras , separados por un dieléctrico (aislante). Este conjunto, sometido a una diferencia de potencial V, adquiere en cada armadura una carga Q, lo que supone la existencia de una capacidad C = Q / V Esta capacidad se denomina CAPACIDAD DEL CONDENSADOR, que es mayor que la que posee un solo conductor. Los condensadores se utilizan para almacenar carga eléctrica.

88. Condensadores: unidad de medida La unidad de capacidad es el FARADIO . El faradio es una unidad tan grande que no resulta en absoluto práctica. Los submúltiplos del Faradio son: El microfaradio (m F) = 0,000001 F. (10-6 F ) El nanofaradio (nF) = 0,000000001 F. (10-9 F) El picofaradio (pF) = 0,000000000001 F. (10-12 F)

89. Condensadores: Tipos Electrolíticos Poliéster Cerámicos

90. Condensadores en serie V / q = 1/ CT = 1/ C1 + 1 / C2 + 1 / C3 La carga total es inferior a la capacitancia más baja.

91. Condensadores en paralelo CT = C1 + C2 + C3 La carga total es la suma de las capacitancias.