UNIDAD III. ELECTRONICA INDUSTRIAL BASICAINTRODUCCIONLa ingeniera electrnica es el conjunto de conocimientos tcnicos, tanto tericos como prcticos que tienen por objetivo la aplicacin de la tecnologa electrnica para la resolucin de problemas prcticos. La electrnica es una rama de la fsica que trata sobre el aprovechamiento y utilidad del comportamiento de las cargas elctricas en los diferentes materiales y elementos como los semiconductores. La ingeniera electrnica es la aplicacin prctica de la elctrica para lo cual incorpora adems de los conocimientos tericos y cientficos otros de ndole tcnica y prctica sobre los semiconductores as como de muchos dispositivos elctricos adems de otros campos del saber humano como son dibujo y tcnicas de planificacin entre otros. Entre la ingeniera electrnica y la ingeniera elctrica existen similitudes fundamentales, pues ambas tienen como base de estudio el fenmeno elctrico. Sin embargo la primera se especializa en circuitos de bajo voltaje entre ellos los semiconductores, los cuales tienen como componente fundamental al transistor o el comportamiento de las cargas en el vaco como en el caso de las viejas vlvulas termoinicas y la ingeniera elctrica se especializa en circuitos elctricos de alto voltaje como se ve en las lneas de transmisin y en las estaciones elctricas. Ambas ingenieras poseen aspectos comunes como pueden ser los fundamentos matemticos fsicos, la teora de circuitos, el estudio del electromagnetismo y la planificacin de proyectos. Otra diferencia fundamental reposa en el hecho de que la ingeniera electrnica estudia el uso de la energa elctrica para transmitir, recibir y procesar informacin, siendo estala base de la ingeniera de telecomunicacin, de la ingeniera informtica y la ingeniera de control automtico. El punto concordante de las ingenieras elctrica y electrnica es el rea de potencia. La electrnica se usa para convertir la forma de onda de los voltajes que sirven para transmitir la energa elctrica; la ingeniera elctrica estudia y disea sistemas de generacin, distribucin y conversin de la energa elctrica, en suficientes proporciones para alimentar y activar equipos, redes de electricidad de edificios y ciudades entre otros.

3.1 Introduccin a la Electrnica industrial, analgica y digitalYa los hombres primitivos asignaban a las tormentas elctricas la cualidad divina, y si una persona es alcanzada por un rayo, sta se converta en un individuo sagrado, con poderes, por supuesto, en caso que sobreviviera.Antes de pasar a ver el uso de la electricidad y sus posibilidades en gran escala, nos adentraremos en los diferentes tipos de electricidad.

Electrnica analgica.La electrnica analgica es una parte de la electrnica que estudia los sistemas en los cuales sus variables; tensin, corriente,..., varan de una forma continua en el tiempo, pudiendo tomar infinitos valores (tericamente al menos). En contraposicin se encuentra la electrnica digital donde las variables solo pueden tomar valores discretos, teniendo siempre un estado perfectamente definido. La electrnica analgica considera y trabaja con valores continuos pudiendo tomarvalores infinitos, podemos acotar que trata con seales que cambian en el tiempo de forma continua porque estudia los estados de conduccin y no conduccin de los diodos y los transistores que sirven para disear cmputos en el lgebra con las cuales se fabrican los circuitos integrados. La Electrnica Analgica abarca muchos campos como por ejemplo, la electrnica analgica dinmica que trata de un circuito que traslada hondas o vibraciones a un sistema elctrico, la analgica hidrulica la cual es existente entre una corriente del aguade superficie plana o un flujo bidimensional como ejemplo un reloj, el cual tiende a tener engranaje de diferentes tipos los cuales son movidos por un conductor el mueve los engranajes que son diferentes tamaos pero cada uno para una funcin especfica como la de los segundos, minutos y horas. Tambin podemos decirque la electrnica analgica define campos ms especficos tales como:Conduccin de semiconductores.DiodosCircuitos con diodos.Transistor bipolarEtapas transistorizas.Transistores de efecto de campo.Amplificacin y retroalimentacin.Amplificador operacional (I).Amplificador operacional (II).Otros sistemas amplificadoresOtros sistemas analgicosFiltros activos

Electrnica digital

La electrnica digital es una parte de la electrnica que se encarga de sistemas electrnicos en los cuales la informacin est codificada en dos nicos estados. A dichos estados se les puede llamar & quot; verdadero & quot; o & quot; falso & quot, o ms comnmente 1 y 0, refirindose a que en un circuito electrnico digital hay dos niveles de tensin. Son sistemas en los que tratan seales electrnicas en los que slo se distinguen dos posibles niveles (tensin alta o baja, corriente o no corriente, etc.): Utiliza interruptores Electrnica de Conmutacin.La electrnica digital es la base del tratamiento moderno de la informacin. Ejemplos: ordenador, micro controladores incluidos en todo tipo de sistemas,..., en la actualidad invade aplicaciones que clsicamente se resolvan con electrnica analgica (aunque siempre ser necesaria sta ltima en las etapas de captacin de variables fsicas y amplificacin inicial). Se diferencia de la electrnica analgica en que, para la electrnica digital un valor de voltaje codifica uno de estos dos estados, mientras que para la electrnica analgica hay una infinidad de estados de informacin que codificar segn el valor del voltaje. Para muchas aplicaciones la utilizacin de informacin de tipo digital proporciona una mayor precisin que la analgica, es menos sensible al ruido y, adems, el nmero de operaciones bsicas a realizar con variables digitales es muy reducido. De esta forma un sistema digital se consigue mediante la interconexin de multitud de circuitos bsicos de un nmero reducido de tipos fundamentales. Todo lo anterior, unido a la extraordinaria velocidad con que puede ser procesada la informacin digital, hace que el proceso digital haya invadido gran nmero de aplicaciones y sea la base fundamental de la denominada era digital.3.2 Elementos bsicos de electrnica analgica: 3.2.1 DiodosUn diodo es un componente electrnico de dos terminalesque permite la circulacin de la corriente elctrica a travs de l en unnico sentido; en el sentido contrario no lo permite. Este trmino generalmente se usa para referirse aldiodo semiconductor, el ms comn en la actualidad; consta de una pieza de cristalsemiconductor conectada a dos terminales elctricos. El diodo de vaco (que actualmente ya no se usa, excepto paratecnologas de alta potencia) es un tubo de vaco con dos electrodos: unalmina como nodo, y un ctodo. De forma simplificada, la curva caracterstica de un diodo (I-V)consta de dos regiones: por debajo de cierta diferencia de potencial, se comporta como un circuito abierto (no conduce), ypor encima de ella como un circuito cerrado con una resistencia elctrica muy pequea. Debido a este comportamiento, se les suele denominarrectificadores, ya que son dispositivoscapaces de suprimir la parte negativa de cualquier seal, como paso inicialpara convertir una corriente alterna en corriente continua. Su principio de funcionamiento est basado en los experimentos de Lee De Forest. Los primeros diodos eran vlvulas o tubos de vaco, tambin llamados vlvulas termoinicas constituidas por dos electrodos rodeados de vaco en un tubode cristal, con un aspecto similar al de las lmparas incandescentes. El invento fue desarrollado en 1904 por John Ambrose Fleming, empleado de la empresa Marconi, basndose en observaciones realizadas por Thomas Alva Edison. Al igual que laslmparas incandescentes, los tubos devaco tienen un filamento (el ctodo) a travs del cual circula la corriente, calentndolo por efecto Joule. El filamento est tratado con xido de bario, de modo que alcalentarse emite electrones al vaco circundante los cuales son conducidos electrostticamente hacia una placa,curvada por un muelle doble, cargada positivamente (el nodo), producindose as la conduccin. Evidentemente, si elctodo no se calienta, no podr ceder electrones. Por esa razn, loscircuitos que utilizaban vlvulas de vaco requeran un tiempo para que las vlvulasse calentaran antes de poder funcionar y las vlvulas se quemaban con mucha facilidad.

Existen diversos tipos de diodos, inicialmente fueron llamados Bulbos, (vlvulas electrnicas de vaco o termoinicas) llegando a los actuales diodos.Los diodos modernos se clasifican por sus diferencias en: Diodos de unin Diodos de punta de contacto Diodos emisores de luz Diodo tnel Diodos by pass Diodo Gunn Diodo capacitivo y Diodo Zener.Los Diodos de unin son los diodos de baja potencia que se utilizan como rectificadores en aparatos electrnicos de pequeo tamao.Los diodos emisores son ms conocidos como leds, y tienen la capacidad de emitir luz.Para qu nos sirven los diodos:Los diodos son utilizados en los aparatos electrnicos, y principalmente se encuentran en las fuentes de poder, en una conformacin denominada Rectificador que convierte la corriente alterna en corriente directa; tambin cambia el voltaje de la corriente mediante un transformador que junto al rectificador crea una nueva lnea de corriente en un voltaje adecuado.Los diodos y dos de sus presentaciones ms comunesSe usa principalmente en fuentes de alimentacin elctrica, ms especficamente en la fase de la rectificacin donde se pasa de la corriente alterna a directa por un arreglo de los diodos llamado puente de diodos.Los diodos emisores de luz, (Leds) son usados en lmparas de emergencia, lmparas sordas, series navideas, juguetes, sealadores lser, en las luminarias de las patrullas, ambulancias, carros de bomberos etc.Diodos de luz LED

Diodos y aplicaciones

UNIN P-N POLARIZADAa) En sentido inversoAumenta la zona de carga espacial. V pasa a ser Vo + VI. Se produce una corriente inversa debido a los portadores minoritarios y a los pares electrn-hueco creado en la zona de carga espacial. Esta corriente se denomina corriente inversa de saturacin (Io).

b) En sentido directoDisminuye la zona de carga espacial. V pasa a ser Vo - VD. Si VD Vo entonces se produce una corriente debida a los huecos que son empujados por el terminal positivo de VD hacia la zona N, y a los electrones que son empujados por el terminal negativo de VD hacia la zona P.

En cortocircuito el potencial de contacto se compensa con los potenciales en los contactos hmicos de losterminales => I=0.

Grandes tensiones directas -> necesidad de limitar la corriente

Smbolo del diodo:

CARACTERSTICA TENSIN-CORRIENTEEcuacin caracterstica del diodo: I I eV= VT 0 ( 1) se deduce de la ley de la unin I0 : corriente inversa de saturacin (constante a T constante) : constante. Su valor es aproximadamente 1 para el Germanio. En el caso del Silicio su valor es 2 para corrientes pequeas y 1 para corrientes moderadas o grandes. VT: Tensin equivalente de la temperatura VT = T/11.600a temperatura ambiente (T=300 K) VT = 0026 V

RESISTENCIA ESTTICA Y DINMICA DE UN DIODO

Para modelos de pequea seal se puede suponer r constanteModelos del diodo