Este documento describe los componentes activos más importantes, incluyendo diodos, transistores y amplificadores operacionales. Define los diodos, tipos de diodos y sus usos comunes como rectificadores. Explica los transistores bipolares y de efecto de campo, así como sus aplicaciones en amplificadores y osciladores. Finalmente, describe las configuraciones básicas de los amplificadores operacionales y cómo se pueden usar para implementar filtros activos pasa bajos, pasa altos y pasa banda.

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Componentes Activos
Unidad 1. Fundamentación de Circuitos Eléctricos y
Electrónicos
En este documento se hará la definición de los componentes activos, sus
características más relevantes y su configuración de acuerdo a su naturaleza.

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¿QUÉ ENCONTRAREMOS EN ESTE DOCUMENTO?
Diodos.....................................................................................................................................3
Tipos de Diodos......................................................................................................................5
Transistores............................................................................................................................6
Amplificadores Operacionales ...............................................................................................9
FILTROS ACTIVOS..............................................................................................................12
Enlaces de interés................................................................................................................15

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Conceptos generales
Introducción
Los componentes activos son aquellos que son capaces de excitar los circuitos o de
realizar ganancias o control del mismo. Fundamentalmente son los generadores eléctricos
y ciertos componentes semiconductores. Estos últimos, en general, tienen un
comportamiento no lineal, esto es, la relación entre la tensión aplicada y la corriente
demandada no es lineal.
Diodos
Un diodo es un dispositivo que permite el paso de la corriente eléctrica en un determinado
sentido, bloqueándola cuando ésta circula en sentido contrario.
 UNION PN
Los diodos se fabrican mediante la unión de
dos materiales semiconductores tipo P y N
separados por una juntura llamada barrera o
unión. Cuando esta barrera es de germanio, el
diodo presenta una caída de voltaje de 0.3
voltios en sus terminales con polarización
directa y cuando es de silicio la caída de
voltaje es de 0.7 voltios aprox. Idealmente, el
funcionamiento de un diodo se manifiesta
mediante una resistencia nula, cuando la
corriente entre sus terminales fluye de ánodo a
cátodo (polarización directa) y una resistencia
infinita en sentido opuesto (polarización inversa), esta propiedad es altamente utilizada
en aplicaciones de rectificación, es decir, en el proceso de convertir una señal de corriente
alterna en una corriente continua.

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Circuitos básicos de rectificación
Rectificación de media Onda
En un rectificador de media onda,
la señal de salida corresponde un
semiciclo de la señal sinusoidal de
entrada, y es el semiciclo positivo
o el negativo, dependiendo del
sentido hacia donde esté ubicado
el diodo.
Rectificación de onda completa
(con transformador)
La configuración para un
rectificador de onda completa,
incluye dos diodos los cuales cada
uno se encarga de conducir en
cada semiciclo y se aprovecha la
totalidad de la señal de entrada, en
este caso es necesario utilizar un
transformador con tab central para
referenciar a 0 voltios.
Rectificación de onda completa
(con diodos)
El rectificador de onda completa,
utiliza cuatro diodos en
configuración puente, en este caso
no es necesario el tab central y
conducen dos diodos por cada
semiciclo, este tipo de rectificador
es más eficiente que el rectificador
de onda completa con tab central y
es utilizado bastante en
aplicaciones de instrumentación y
medición.

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Tipos de Diodos
 DIODO ZENER: Es un tipo especial de diodo con unas características propias que
permiten que sea utilizado en aplicaciones de regulación de voltaje. Cuando se
polariza de forma directa, funciona como un diodo rectificador normal, sin embargo,
al polarizarlo inversamente, el voltaje entre sus terminales varía conforme lo hace la
fuente que lo alimenta, mientras su valor no supere el voltaje de tensión o de Zener
propio de cada diodo, en este caso el aumento de voltaje es muy pequeño y se
puede considerar que no aumenta y se mantiene constante. En el mercado existen
diodos Zener con una amplia variedad de valores de tensión de Zener para cada
aplicación de regulación.
 DIODO LED: El LED (Light Emitting Diode) es un tipo especial de diodo, que trabaja
como un diodo común, pero que al ser atravesado por la corriente eléctrica en
polarización directa, 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.
 FOTODIODO: En este tipo de diodos, al conectarlos en polarización inversa,
permiten o no el paso de corriente eléctrica dependiendo de la intensidad de luz que
incide sobre él.
 DIODO LASER: Los diodos laser don diodos emisores de luz mediante el principio
de emisión estimulada, lo cual le permite generar un haz de luz bastante estrecho,
enfocado y puro. El diodo láser también se conoce como láser semiconductor o
también como láseres de inyección, Estos diodos pueden producir luz visible (roja,
verde o azul) y luz invisible (infrarroja). Sus aplicaciones más comunes se pueden
ver en el campo de las comunicaciones, en la cual los láseres pueden transmitir
señales mediante fibra óptica, a grandes distancias y altas velocidades. También se
utilizan bastante en los lectores de discos compactos.
 DIODO SCHOTTKY: A diferencia del diodo rectificador normal de unión P-N, el
diodo Schottky tiene una unión Metal-N, este tipo de diodo posee características que
lo hacen más parecido a un diodo ideal, ya que su caída de voltaje en polarización
directa está entre 0.25 y 0.4 voltios, sin embargo, en aplicaciones de potencia no es
muy utilizado puesto que no tiene gran capacidad de conducción de corriente y no
acepta altos voltajes en polarización inversa, por lo que como rectificador no se
comporta bien, por otro lado, si es muy utilizado en circuitos donde se manejen altas
velocidades de conmutación y bajos consumos de energía, como en computadores

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Transistores
Un transistor, es un dispositivo semiconductor que permite el control y la regulación de
una corriente grande mediante una señal muy pequeña. Dentro de sus aplicaciones
importantes se encuentran las de amplificación de corriente, conmutación de cargas y
como oscilador.
 TRANSISTOR BIPOLAR
Comúnmente se encuentran los transistores de unión bipolar o (BJT), fabricados
normalmente de Germanio, Silicio o Arseniuro de galio, materiales que poseen cualidades
semiconductoras, los transistores bipolares se pueden encontrar en dos configuraciones
NPN y PNP, los cuales poseen tres capas con conexión física externa y por tanto
veremos estos transistores físicamente con tres paticas o puntos de conexión llamados:
emisor, base y colector respectivamente. La zona N con elementos donantes
de electrones (cargas negativas) y la zona P de aceptadores o "huecos" (cargas
positivas). En este tipo de transistores, la corriente que fluye entre emisor y colector
depende de la corriente que ingresa por la base.
CIRCUITOS COMUNES
Una aplicación común de los transistores bipolares es la de conmutación de cargas, en
este caso, este trabaja en las zonas de corte y saturación. En un circuito con transistor
NPN por ejemplo, cuando la base se conecta a tierra a través de la resistencia Rb, el

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transistor trabaja en corte, y por lo tanto no fluye corriente a través de colector a emisor y
cuando la base es conectada a la fuente, se genera una corriente de base a emisor lo
cual permite que fluya una corriente proporcional entre colector a emisor, más
precisamente por la resistencia de colector Rc que en este caso representa la carga.
Existen varias configuraciones para amplificadores con transistores, una de ellas es como
emisor común, en la que la señal variable y de baja intensidad es amplificada mediante
este circuito. Dicha señal ingresa mediante el capacitor C1, el cual se encarga de filtrar
cualquier componente de señal continua, ya que la señal que se desea amplificar es
alterna, el divisor de voltaje formado por R1 y R2 genera un punto de referencia para la
señal evitando distorsiones, la resistencia Re y el capacitor Ce en el emisor, se colocan
para dar estabilidad al amplificador, la señal amplificada se toma a través de la
resistencia de colector Rc.
Los osciladores son muy utilizados en circuitos de radio y dentro de las varias
configuraciones existentes, se encuentran los Hartley, el cual es un circuito electrónico
basado en un oscilador LC. Se trata de un oscilador de alta frecuencia que debe obtener a
su salida una señal de frecuencia determinada sin que exista una entrada.

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 FET
También existen los transistores unión unipolar o de efecto de campo, los terminales
se denominan drenador (drain), puerta (gate) y surtidor (Source), en este caso, la puerta
hace las veces de base de los transistores BJT y la corriente que fluye entre drenador y
surtidor depende del voltaje suministrado por la puerta.
Los transistores de efecto de campo o FET más conocidos son los JFET (Junction Field
Effect Transistor), MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor FET) y MISFET (Metal-Insulator-
Semiconductor FET).
Así como los transistores bipolares se dividen en NPN y PNP, los de efecto de campo o
FET son también de dos tipos: canal n y canal p, dependiendo de si la aplicación de una
tensión positiva en la puerta pone al transistor en estado de conducción o no conducción,
respectivamente. Los transistores de efecto de campo MOS o MOSFET son usados
extensísimamente en electrónica digital, y son el componente fundamental de los circuitos
integrados o chips digitales.
Otra variación de los transistores, es la de los fototransistores, los cuales funcionan de
una manera muy similar a la de los transistores BJT y FET, con la diferencia que la
conducción de la corriente eléctrica depende de la luz que incide en el haciendo las veces
de corriente de base.

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Amplificadores Operacionales
El amplificador operacional es un dispositivo activo de propósito general el cual tiene
capacidad de ofrecer una tensión de salida en función de una tensión de entrada. Un
amplificador operacional presenta cinco patillas. Dos de ellas son las entradas del
dispositivo; la primera de ellas llamada entrada inversora se halla indicada en los
esquemas con un signo menos, la otra denominada entrada no inversora se indica
mediante un signo más. Otra de las patillas del amplificador operacional corresponde a la
salida del dispositivo mientras que las dos restantes corresponden a la alimentación
requerida por el dispositivo (±Vcc).
El nombre de amplificador operacional radica de su capacidad para realizar operaciones
matemáticas analógicas de suma, resta, multiplicación, división, integración y derivación
que permitían anteriormente la fabricación de computadoras analógicas

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CONFIGURACIONES BÁSICAS
Existen también otras configuraciones basadas en los amplificadores inversor y no
inversor:
Amplificador diferencial.
En este tipo de configuración, la salida
corresponde a la diferencia en las dos
señales que ingresan por la inversora y la
no inversora, atenuada o amplificada.
Amplificador no inversor
Este circuito presenta como característica
más destacable su capacidad para
amplificar o atenuar una señal de entrada
manteniendo su fase, es decir, sin invertir
la señal.
Amplificador inversor
La salida de un amplificador inversor
corresponde a la señal de entrada
atenuada o amplificada pero con su fase
invertida.

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Amplificador sumador inversor
Lo que ocurre en este caso es que el
voltaje de salida es la suma algebraica
invertida de los voltajes de entrada
proporcionadas por V1, V2 y V3
Amplificador sumador no inversor
Ocurre un comportamiento similar al
sumador inversor, solo que no se invierte
la señal de entrada.
Amplificador integrador
Un 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.
Amplificador diferenciador o derivador
El amplificador diferenciador, realiza la
operación de derivación al valor de
entrada e invierte la señal.
Seguidor de tensión
En esta configuración la señal de salida,
corresponde a la misma señal de entrada.
Es bastante utilizado en aplicaciones
donde es necesario hacer acoplamiento
de impedancias entre dos circuitos.

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Comparador
El comparador, está constituido por un
amplificador operacional en lazo abierto y
suele usarse para comparar una tensión
variable con otra tensión fija que se utiliza
como referencia. En este caso la salida
toma el valor positivo de la fuente de
alimentación cuando el voltaje por V+ es
mayor que el voltaje en V- y viceversa,
dependiendo por donde entre la señal
variable.
FILTROS ACTIVOS
Con amplificadores operacionales, es posible configurar circuitos conocidos como filtros
activos, los cuales permiten o no, el paso de señales dependiendo de su frecuencia.
Podemos encontrar filtros pasa bajos que permiten el paso de señales de baja frecuencia,
filtros pasa altos que manejan señales de alta frecuencia, y filtros pasa banda, los cuales
manejan un rango de frecuencias que se pueden configurar en el cálculo del circuito. La
alta o baja frecuencia es un término relativo que dependerá del diseño y de la aplicación.
Existe gran variedad de filtros activos y existen de primer, segundo, tercer orden etc, los
cuales se diseñan y calculan de acuerdo a la aplicación específica. No entraremos mucho
en el tema del diseño de filtros activos ya que es un tema extenso y que se sale del
alcance de este curso, sin embargo, si es necesario conocer su funcionamiento básico y
algunas configuraciones básicas.
Filtro pasa bajo.
Esta clase de filtros deja pasar todas las frecuencias desde 0Hz hasta la frecuencia
de corte (fc) y bloquea todas las frecuencias por encima de fc.
La gráfica de comportamiento de un filtro pasa bajo, muestra como se atenúa la señal,
en un valor de porcentaje con respecto a la señal original, desde el momento en que la
frecuencia se acerca al valor de corte hasta atenuarla completamente después de pasar
este punto.

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Filtro pasa alto.
Un filtro paso alto es un tipo de filtro electrónico en cuya respuesta en frecuencia se
atenúan las componentes de baja frecuencia pero no las de alta frecuencia.
Observe como la señal de salida del filtro pasa alto, llega al 100% de la señal original
en la entrada, solo cuando sobrepasa la frecuencia de corte para la cual se diseña el
filtro.
Filtro pasa banda

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Este tipo de filtros permiten el paso de señales, en un rango de frecuencia determinado
por un valor de corte inferior (f1) y de corte superior (f2). Las señales cuya frecuencia está
por fuera de este rango, serán atenuadas tal como se observa en la gráfica.
De la misma forma, existen los filtros rechaza banda, los cuales atenúan las señales cuya
frecuencia se encuentra dentro de los límites de corte inferior (f1) y superior (f2), dejando
pasar aquellas que se encuentren fuera de este rango.

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Enlaces de interés
Dónde podemos encontrar más información
 Diodos.URL
http://www.electronicafacil.net/tutoriales/Diodos-Semiconductores.php
 Transistores. URL
http://cromavideo.webcindario.com/DESCARGARCHIVOS/TUTORIALTRANSISTORES.pdf
 Amplificadores. URL
http://www.monografias.com/trabajos45/amplificadores-operacionales/amplificadores-
operacionales.shtml