Upload
ed-sivira
View
522
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
RESISTENCIA
Es un componente pasivo es decir no genera intensidad ni tensioacuten en un circuito Su comportamiento se
rige por la ley de Ohm
Su valor lo conocemos por el coacutedigo de colores tambieacuten puede ir impreso en cuerpo de la resistencia
directamente
Una vez fabricadas su valor es fijo
SIMBOLOS UNIDAD
CARACTERISTICAS TEacuteCNICAS GENERALES
A) Resistencia nominal-
Es el valor teoacuterico esperado al acabar el proceso de fabricacioacuten
B) Tolerancia-
Diferencia entre las desviaciones superior e inferior Se da en tanto por ciento Nos da una idea de la
precisioacuten del componente Cuando el valor de la tolerancia es grande podemos decir que la resistencia es
poco precisa sin embargo cuando dicho valor es bajo la resistencia es maacutes precisa
C) Potencia nominal-
Potencia que el elemento puede disipar de manera continua sin sufrir deterioro Los valores
normalizados maacutes utilizados son 18 14 12 1 2
TIPOS DE RESISTENCIAS
Fijos-
1 Aglomeradas
Barras compuestas de grafito y una resina aglomerante La resistencia variacutea en funcioacuten de la seccioacuten longitud y resistividad de la mezcla
1 2-3 4
2 De peliacutecula de carboacuten
Se enrolla una tira de carboacuten sobre un soporte ciliacutendrico ceraacutemico
3 De peliacutecula metaacutelica
El proceso de fabricacioacuten es el mismo que el anterior pero la tira es una peliacutecula metaacutelica Los metales maacutes utilizados son Cromo Molibdeno Wolframio y Titanio Son resistencias muy estables y fiables
4 Bobinadas
Tienen enrolladas sobre un cilindro ceraacutemico un hilo o cinta de una determinada resistividad
Se utilizan las aleaciones de Ni-Cr-Al y para una mayor precisioacuten las de Ni-Cr
Disipan grandes potencias Los modelos maacutes importantes son Cementados vitrificados y esmaltados
4
Variables
Componentes pasivos de tres terminales que permiten manipular la sentildeal que hay en un circuito
(volumen de un equipo de muacutesica)
Potencioacutemetro de peliacutecula de carboacuten
Potencioacutemetro de hilo Siacutembolos del potencioacutemetro
Normalmente el terminal central corresponde al cursor o parte moacutevil del componente y entre los extremos
se encuentra la resistencia
CARACTERISTICAS TECNICAS
Resistencia nominal Es el valor teoacuterico que debe presentar en sus extremos Se marca directamente sobre
el cuerpo del componente
Ley de variacioacuten-
Indica el tipo de variacioacuten y son antilogaritmicos en ldquoSrdquo lineal y logariacutetmico
Resistencias ajustables-
Componentes pasivos de tres terminales que son calibrados par fijar alguacuten paraacutemetro en el interior de los
equipos y no son accesibles al usuario
Resistencias ajustables
Si quieres ver las dimensiones de las
resistencias en funcioacuten de su construccioacuten asiacute como
el coacutedigo de identificacioacuten de las mismas pulsa aquiacute
DIMENSIONES EN FUNCIOacuteN DE LA POTENCIA DE LAS RESISTENCIAS
DE PELIacuteCULA DE CARBOacuteN
POTENCIA (W) LONGITUD (l-mm) Diaacutemetro (mm)
18 35 17
14 64 23
12 91 33
1 13 45
2 18 6
DIMENSIONES EN FUNCIOacuteN DE LA POTENCIA DE LAS RESISTENCIAS
CEMENTADAS
POTENCIA (W) LONGITUD (l-mm) a (mm) b (mm)
4 20 7 8
7 28 7 8
11 50 9 10
17 75 9 10
DIMENSIONES EN FUNCIOacuteN DE LA POTENCIA DE LAS RESISTENCIAS
VITRIFICADAS
POTENCIA (W) LONGITUD (l-mm) DIAMETRO (mm)
25 127 56
6 222 6
10 35 7
16 45 9
25 65 9
EL CODIGO DE COLORES EN LAS RESISTENCIAS
3 oacute 4 Bandas - Series E6 E12 E24 5 Bandas - Series E48 E96
1ordf
Cifra 2ordf
Cifra Multiplicador Tolerancia
1ordf Cifra
2ordf Cifra
3ordf Cifra
Multiplicador Tolerancia
Plata - - 001 10 Plata - - - 001 -
Oro - - 01 5 Oro - - - 01 -
Negro - 0 - - Negro - 0 0 - -
Marroacuten 1 1 0 1 Marroacuten 1 1 1 0 1
Rojo 2 2 00 2 Rojo 2 2 2 00 2
Naranja 3 3 000 - Naranja 3 3 3 000 -
Amarillo 4 4 0000 - Amarillo 4 4 4 0000 -
Verde 5 5 00000 05 Verde 5 5 5 00000 05
Azul 6 6 000000 025 Azul 6 6 6 000000 -
Violeta 7 7 - 01 Violeta 7 7 7 -
Gris 8 8 - - Gris 8 8 8 - -
Blanco 9 9 - - Blanco 9 9 9 - -
Ninguno - - - 20 Ninguno - - - - 20
1ordf
Cifra 2ordf
Cifra Multiplicador Tolerancia
1ordf Cifra
2ordf Cifra
3ordf Cifra
Multiplicador Tolerancia
VALIDO PARA POTENCIAS DE RESISTENCIA DE CARBOacuteN 18 14 13 12 1 2w
(Seguacuten normas DIN IEC 621089 y UNE-CENELEC 20-050-93)
EL CONDENSADOR
Es un componente electroacutenico que almacena cargas eleacutectricas para utilizarlas en un circuito en el momento adecuado Estaacute compuesto baacutesicamente por un par de armaduras separadas por un material aislante denominado dieleacutectrico La capacidad de un condensador consiste en almacenar mayor o menor nuacutemero de cargas cuando estaacute sometido a tensioacuten
Condensador baacutesico Siacutembolos del condensador
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS GENERALES
Capacidad nominal- Es el valor teoacuterico esperado al acabar el proceso de fabricacioacuten Se marca en el cuerpo del componente mediante un coacutedigo de colores o directamente con su valor numeacuterico
Tolerancia- Diferencia entre las desviaciones de capacidad superiores o inferiores seguacuten el fabricante
Tensioacuten nominal- Es la tensioacuten que el condensador puede soportar de una manera continua sin sufrir deterioro
CLASIFICACIOacuteN
Condensadores fijos
Son componentes pasivos de dos terminales Se clasifican en funcioacuten del material dieleacutectrico y su forma Pueden ser de papel de plaacutestico ceraacutemico electroliacutetico de mica de taacutentalo de vidrio de polieacutester Estos son los maacutes utilizados A continuacioacuten se describiraacute sin profundizar las diferencias entre unos y otros asiacute como sus aplicaciones maacutes usuales
De papel- El dieleacutectrico es de celulosa impregnada con resinas o parafinas Destaca su reducido volumen y gran estabilidad frente a cambios de temperatura Tienen la propiedad de autorregeneracioacuten en caso de perforacioacuten Las armaduras son de aluminio Se fabrican en capacidades comprendidas entre 1uF y 480uF con tensiones entre 450v y 28Kv Se emplean en electroacutenica de potencia y energiacutea para acoplamiento proteccioacuten de impulsos y aplanamiento de ondulaciones en frecuencias no superiores a 50Hz
Condensador de papel Condensador de plaacutestico bobinado 1 y 2 son las dos hojas de plaacutestico y a y b son dos hojas
de aluminio enrolladas conjuntamente
De plaacutestico- Sus caracteriacutesticas maacutes importantes son gran resistencia de aislamiento (lo cual permite conservar la carga gran tiempo) volumen reducido y excelente comportamiento a la humedad y a las variaciones de temperatura ademaacutes tienen la propiedad de autorregeneracioacuten en caso de perforacioacuten en menos de 10s Los materiales maacutes utilizados son poliestireno (styroflex) poliester (mylar) policarbonato (Macrofol) y politetrafluoretileno (tefloacuten) Se fabrican en forma de bobinas o multicapas
Tambieacuten se conocen como MK Se fabrican de 1nF a 100
Ceraacutemico- Los materiales ceraacutemicos son buenos aislantes teacutermicos y eleacutectricos El proceso de fabricacioacuten consiste baacutesicamente en la metalizacioacuten de las dos caras del material ceraacutemico Se fabrican de 1pF a 1nF (grupo I) y de 1pF a 470nF (grupo II) con tensiones comprendidas entre 3 y 10000v Su identificacioacuten se realiza mediante coacutedigo alfanumeacuterico Se utilizan en circuitos que necesitan alta estabilidad y bajas peacuterdidas en altas frecuencias
Condensador ceraacutemico de disco Condensador ceraacutemico de placa
Electroliacutetico- Permiten obtener capacidades elevadas en espacios reducidos Actualmente existen dos tipos los de aluminio y los de taacutentalo El fundamento es el mismo se trata de depositar mediante electrolisis una fina capa aislante Los condensadores electroliacuteticos deben conectarse respetando su polaridad que viene indicada en sus terminales pues de lo contrario se destruiriacutea
Siacutembolo de un condensador electroliacutetico y de taacutentalo
Condensador electroliacutetico
Condensador de taacutentalo
De mica- Son condensadores estables que pueden soportar tensiones altas ya que la rigidez dieleacutectrica que presenta es muy elevada Sobre todo se emplean en circuitos de alta frecuencia Se utilizan en gamas de capacidades comprendidas entre 5pf y 100000pF La gama de tensiones para las que se fabrican suelen ser altas (hasta 7500v) Se estaacuten sustituyendo por los de vidrio de parecidas propiedades y maacutes barato
Condensadores variables
Constan de un grupo de armaduras moacuteviles de tal forma que al girar sobre un eje se aumenta o reduce la superficie de las armaduras metaacutelicas enfrentadas variaacutendose con ello la capacidad El dieleacutectrico empleado suele ser el aire aunque tambieacuten se incluye mica o plaacutestico
Condensadores ajustables
Denominados tambieacuten trimmers los tipos maacutes utilizados son los de mica aire y ceraacutemica
COacuteDIGOS DE IDENTIFICACIOacuteN DE CONDENSADORES
Coacutedigo de colores para condensadores
A B C D
COLOR 1ordf Cifra 2ordf Cifra Multiplicador Clt10pF
plusmnpF C10pF
plusmn
Negro 0 0 - 2 20
Marroacuten 1 1 0 01 1
Rojo 2 2 00 - 2
Naranja 3 3 000 - 3
Amarillo 4 4 0000 - -
Verde 5 5 00000 05 5
Azul 6 6 - - -
Violeta 7 7 0001 - -
Gris 8 8 001 025 -
Blanco 9 9 01 1 10
Oro - - - - -
Azul oscuro - - - - -
Tolerancia
Letra Clt10pF
plusmnpF
C
B 01
C 025
D 05 05
F 1 1
G 2 2
H 25
J 5
K 10
M 20
P -0
+100
R -20 +30
S -20 +50
Z -20 +80
En general se utilizaran las letras p n
LA BOBINA
Son componentes pasivos de dos terminales que generan un flujo magneacutetico cuando se hacen circular por ellas una corriente eleacutectrica Se fabrican arrollando un hilo conductor sobre un nuacutecleo de material ferromagneacutetico o al aire Su unidad de medida es el Henrio (H) en el Sistema Internacional pero se suelen emplear los
submuacuteltiplos
1 Bobina 2 Inductancia 3 Bobina con tomas fijas
4 Bobina con nuacutecleo ferromagneacutetico
5 Bobina con nuacutecleo de ferroxcube
6 Bobina blindada
7 Bobina electroimaacuten 8 Bobina ajustable 9 Bobina variable
Existen bobinas de diversos tipos seguacuten su nuacutecleo y seguacuten tipo de arrollamiento Su aplicacioacuten principal es como filtro en un circuito electroacutenico denominaacutendose comuacutenmente choques
CARACTERIacuteSTICAS
1 Permeabilidad magneacutetica (s una caracteriacutestica que tiene gran influencia sobre el
nuacutecleo de las bobinas respecto del valor de la inductancia de las mismas Los materiales
ferromagneacuteticos son muy sensibles a los campos magneacuteticos y producen unos valores altos
de inductancia sin embargo otros materiales presentan menos sensibilidad a los campos
magneacuteticos
El factor que determina la mayor o menor sensibilidad a esos campos magneacuteticos se llama
permeabilidad magneacutetica
Cuando este factor es grande el valor de la inductancia tambieacuten lo es
2 Factor de calidad (Q)- Relaciona la inductancia con el valor oacutehmico del hilo de la bobina
La bobina seraacute buena si la inductancia es mayor que el valor oacutehmico debido al hilo de la
misma
TIPOS DE BOBINAS
1 FIJAS
Con nuacutecleo de aire- El conductor se arrolla sobre un soporte hueco y posteriormente se
retira este quedando con un aspecto parecido al de un muelle Se utiliza en frecuencias
elevadas
Una variante de la bobina anterior se denomina solenoide y difiere en el aislamiento de las
espiras y la presencia de un soporte que no necesariamente tiene que ser ciliacutendrico Se
utiliza cuando se precisan muchas espiras Estas bobinas pueden tener tomas intermedias
en este caso se pueden considerar como 2 o maacutes bobinas arrolladas sobre un mismo soporte
y conectadas en serie Igualmente se utilizan para frecuencias elevadas
Con nuacutecleo soacutelido- Poseen valores de inductancia maacutes altos que los anteriores debido a su
nivel elevado de permeabilidad magneacutetica El nuacutecleo suele ser de un material ferromagneacutetico Los maacutes usados son la ferrita y el ferroxcube Cuando se manejan potencias considerables y las frecuencias que se desean eliminar son bajas se utilizan nuacutecleos parecidos a los de los transformadores (en fuentes de alimentacioacuten sobre todo) Asiacute nos encontraremos con las configuraciones propias de estos uacuteltimos Las secciones de los nuacutecleos pueden tener forma de EI M UI y L
Bobina de ferrita Bobina de ferrita de
nido de abeja Bobinas de ferrita
para SMD Bobinas con nuacutecleo
toroidal
Las bobinas de nido de abeja se utilizan en los circuitos sintonizadores de aparatos de radio en las gamas de onda media y larga Gracias a la forma del bobinado se consiguen altos valores inductivos en un volumen miacutenimo Las bobinas de nuacutecleo toroidal se caracterizan por que el flujo generado no se dispersa hacia el exterior ya que por su forma se crea un flujo magneacutetico cerrado dotaacutendolas de un gran rendimiento y precisioacuten La bobinas de ferrita arrolladas sobre nuacutecleo de ferrita normalmente ciliacutendricos con
aplicaciones en radio es muy interesante desde el punto de vista practico ya que permite emplear el conjunto como antena colocaacutendola directamente en el receptor
Las bobinas grabadas sobre el cobre en un circuito impreso tienen la ventaja de su miacutenimo coste pero son difiacutecilmente ajustables mediante nuacutecleo
2 VARIABLES
Tambieacuten se fabrican bobinas ajustables Normalmente la variacioacuten de inductancia se produce por desplazamiento del nuacutecleo Las bobinas blindadas pueden ser variables o fijas consisten encerrar la bobina dentro de una cubierta metaacutelica ciliacutendrica o cuadrada cuya misioacuten es limitar el flujo electromagneacutetico creado por la propia bobina y que puede afectar negativamente a los componentes cercanos a la misma
IDENTIFICACIOacuteN DE LAS BOBINAS
Las bobinas se pueden identificar mediante un coacutedigo de colores similar al de las resistencias o mediante serigrafiacutea directa Las bobinas que se pueden identificar mediante coacutedigo de colores presentan un aspecto semejante a las resistencias
Color
1ordf Cifra y 2ordf
Cifra
Multiplicador
Tolerancia
Negro
0 1 -
Marroacuten 1 10 -
Rojo 2 100 -
Naranja 3 1000 3
Amarillo 4 - -
Verde 5 - -
Azul 6 - -
Violeta 7 - -
Gris 8 - -
Blanco 9 - -
Oro - 01 5
Plata - 001 10
Ninguno - - 20
El valor nominal de las bobinas viene marcado en microhenrios (
RESISTENCIAS DEPENDIENTES DE LA LUZ
1 LDR (LIGHT DEPENDENT RESISTOR)
RESISTENCIAS DEPENDIENTES DE LA TEMPERATURA
2 NTC (NEGATIVE TEMPERATURE COEFFICIENT)
3 PTC (POSITIVE TEMPERATURE COEFFICIENT)
RESISTENCIAS DEPENDIENTES DE LA TENSIOacuteN
4 VDR (VOLTAGE DEPENDENT RESISTOR)
1 LDR
La resistencia de este tipos de componentes varia en funcioacuten de la luz que recibe en su superficie Asiacute cuando estaacuten en oscuridad su resistencia es alta y cuando reciben luz su resistencia disminuye considerablemente Los materiales que intervienen en su construccioacuten son Sulfuro de Cadmio utilizado como elemento sensible a las radiaciones visibles y sulfuro de plomo se emplean en las LDR que trabajan en el margen de las radiaciones infrarrojas Estos materiales se colocan en encapsulados de vidrio o resina Su uso maacutes comuacuten se encuentra en apertura y cierre de puertas movimiento y paro de cintas trasportadoras ascensores contadores alarmas control de iluminacioacuten
Siacutembolos de la LDR Aspecto fiacutesico real de las fotoceacutelulas o LDR
Las caracteriacutesticas teacutecnicas se estudian teniendo en cuenta la variacioacuten de su resistencia en funcioacuten de la luz que reciben en su superficie en lux
EL DIODO
Las propiedades de los materiales semiconductores se conociacutean en 1874 cuando se observoacute la conduccioacuten en un sentido en cristales de sulfuro 25 antildeos maacutes tarde se empleoacute el rectificador de cristales de galena para la deteccioacuten de ondas Durante la Segunda Guerra Mundial se desarrolloacute el primer dispositivo con las propiedades que hoy conocemos el diodo de germanio
DI
RE
CT
El
diod
o
con
duc
POLARIZACIOacuteN
CIRCUITO
CARACTERIacuteSTICAS
A
el
aacuteno
do
se
con
ecta
al
posi
tivo
de
la
bate
riacutea
y el
caacuteto
do
al
neg
ativ
o
e
con
una
caiacuted
a de
tens
ioacuten
de
06
a
07
V
El
valo
r de
la
resi
sten
cia
inte
rna
seri
a
muy
bajo
Se
co
mp
ort
a
co
mo
un
int
err
upt
or
cer
rad
o
INVERSA
el aacutenodo se conecta al negativo y
el caacutetodo
al positivo de la bateriacutea
El diodo no conduce y toda la
tensioacuten de la pila cae sobre el
Puede existir una corriente de fuga
del orden de uA
El valor de la resistencia interna
seriacutea muy alto
Se comporta como un interruptor
abierto
SIMBOLOGIacuteA
Diodo rectificador Diodo Schottky Diodo zener
Diodo varicap Diodo Pin Diodo tuacutenel Diodo LED
Fotodiodo Puente rectificador
CARACTERISTICAS TECNICAS
Como todos los componentes electroacutenicos los diodos poseen propiedades que les diferencia de los demaacutes semiconductores Es necesario conocer estas pues los libros de caracteriacutesticas y las necesidades de disentildeo asiacute lo requieren En estos apuntes apareceraacuten las maacutes importantes desde el punto de vista practico
Valores nominales de tensioacuten
VF = Tensioacuten directa en los extremos del diodo en conduccioacuten
VR = Tensioacuten inversa en los extremos del diodo en polarizacioacuten inversa
VRS
M = Tensioacuten inversa de pico no repetitiva
VRR
M = Tensioacuten inversa de pico repetitiva
VRWM = Tensioacuten inversa de cresta de funcionamiento
Valores nominales de corriente
IF = Corriente directa
IR = Corriente inversa
IFAV = Valor medio de la forma de onda de la corriente durante un periodo
IFRM
S = Corriente eficaz en estado de conduc
cioacuten Es la maacutexima corriente eficaz que el diodo es capaz de soportar
IFSM = Corriente directa de pico (inicial) no repetitiva
AV= Average(promedio) RMS= Root Mean Square (raiacutez de la media cuadraacutetica)
Valores nominales de temperatura
Tstg = Indica los valores maacuteximos y miacutenimos de la temperatura
de almacenamiento
Tj = Valor maacuteximo de la temperatura que soporta la unioacuten de los semiconductores Si quieres ver la curva caracteriacutestica del diodo pulsa aquiacute
TIPOS DE DIODOS-
DIODOS METAL-SEMICONDUCTOR- Los maacutes antiguos son los de germanio con punta de tungsteno o de oro Su aplicacioacuten maacutes
importante se encuentra en HF VHF y UHF Tambieacuten se utilizan como detectores en los receptores de modulacioacuten de frecuencia Por el tipo de unioacuten que tiene posee una capacidad muy baja asiacute
como una resistencia interna en conduccioacuten que produce una tensioacuten maacutexima de 02 a 03v El diodo Schottky son un tipo de diodo cuya construccioacuten se basa en la unioacuten metal conductor
con algunas diferencias respecto del anterior Fue desarrollado por la Hewlett-Packard en USA a principios de la deacutecada de los 70 La conexioacuten se establece entre un metal y un material semicond
uctor con gran concentracioacuten de impurezas de forma que solo existiraacute un movimiento de electrones ya que son los uacutenicos portadores mayoritarios en ambos materiales Al igual que el de germanio y por
la misma razoacuten la tensioacuten de umbral cuando alcanza la conduccioacuten es de 02 a 03v Igualmente tienen una respuesta notable a altas frecuencias encontrando en este campo sus aplicacione
s maacutes frecuentes Un inconveniente de esto tipo de diodos se refiere a la poca intensidad que es capaz de soportar entre sus extremos El encapsulado de estos diodos es en forma de cilindro de
plaacutestico o de vidrio De configuracioacuten axial Sobre el cuerpo se marca el caacutetodo mediante un anillo serigrafiado
Diodo de punta de germanio Diodo Schottky
DIODOS RECTIFICADORES- Su construccioacuten estaacute basada en la
unioacuten PN siendo su principal aplicacioacuten como rectificadores Este tipo de diodos (normalmente de silicio) soportan elevadas temperaturas (hasta 200ordmC en la unioacuten) siendo su resistencia muy baja y
la corriente en tensioacuten inversa muy pequentildea Gracias a esto se pueden construir diodos de pequentildeas dimensiones para potencias relativamente grandes desbancando asiacute a los diodos termoi
oacutenicos desde hace tiempo Sus aplicaciones van desde elemento indispensable en fuentes de alimentacioacuten como en televisioacuten aparatos de rayos X y microscopios electroacutenicos donde deben rect
ificar tensiones altiacutesimas En fuentes de alimentacioacuten se utilizan los diodos formando configuracioacuten en puente (con cuatro diodos en sistemas monofaacutesicos) o utilizando los puentes integrados que
a tal efecto se fabrican y que simplifican en gran medida el proceso de disentildeo de una placa de circuito impreso Los distintos encapsulados de estos diodos dependen del nivel de potencia que tengan
que disipar Hasta 1w se emplean encapsulados de plaacutestico Por encima de este valor el encapsulado es metaacutelico y en potencias maacutes elevadas es necesario que el encapsulado tenga previsto una
rosca para fijar este a un radiador y asiacute ayudar al diodo a disipar el calor producido por esas altas corrientes Igual le pasa a los puentes de diodos integrados
DIODO RECTIFICADOR COMO
ELEMENTO DE PROTECCION- La desactivacioacuten de un releacute provoca una corriente de descarga de la bobina en sentido inverso que pone en peligro el elemento electroacutenico utilizado para su acti
vacioacuten Un diodo polarizado inversamente cortocircuita dicha corriente y elimina el problema El inconveniente que presenta es que la descarga de la bobina es maacutes lenta asiacute que la frecuencia a la
que puede ser activado el releacute es maacutes baja Se le llama comuacutenmente diodo volante
DIODO RECTIFICADOR COMO ELEMENTO DE PROTECCION DE UN DIODO LED EN ALTERNA- El dio
do LED cuando se polariza en ca directamente conduce y la tensioacuten cae sobre la resistencia limitadora sin embargo cuando se polariza inversamente toda la tensioacuten se encuentra en los extr
emos del diodo lo que puede destruirlo
DIODOS ZENER- Se emplean para producir entre sus extremos una tensioacuten constante e independiente de la corriente que las atraviesa seguacuten sus
especificaciones Para conseguir esto se aprovecha la propiedad que tiene la unioacuten PN cuando se polariza inversamente al llegar a la tensioacuten de ruptura (tensioacuten de zener) pues la intensidad invers
a del diodo sufre un aumento brusco Para evitar la destruccioacuten del diodo por la avalancha producida por el aumento de la intensidad se le pone en serie una resistencia que limita dicha
corriente Se producen desde 33v y con una potencia miacutenima de 250mW Los encapsulados pueden ser de plaacutestico o metaacutelico seguacuten la potencia que tenga que disipar Si quieres ver la curva caract
eriacutestica de un diodo zener pulsa aquiacute
DIODOS LED ( Light Emitting Diode)-Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodo rectificador sin embargo su tensioacuten de umbral se encuentra entre 13 y 4v dependiendo del color del diodo
Color Tensioacuten en directo
Infrarrojo 13v
Rojo
17v
Naranja
20v
Amarillo
25v
Verde
25v
Azul
40v
El conocimiento de esta tensioacuten es fundamental para el disentildeo del circuito en el que sea necesaria su presencia pues normalmente se le coloca en serie una resistencia que limita la intensidad que circularaacute por el Cuando se polariza directamente se comporta como una lamparita que emite una luz cuyo color depende de los materiales con los que se fabrica Cuando se polariza inversamente no se enciende y ademaacutes no deja circular la corriente La intensidad miacutenima para que un diodo LED emita luz visible es de 4mA y por precaucioacuten como maacuteximo debe aplicarse 50mA Para identificar los terminales del diodo LED observaremos como el caacutetodo seraacute el terminal maacutes corto siendo el maacutes largo el aacutenodo Ademaacutes en el encapsulado normalmente de plaacutestico se observa un chaflaacuten en el lado en el que se encuentra el caacutetodo Se utilizan como sentildeal visual y en el caso de los infrarrojos en los mandos a distancia Se fabrican algunos LEDs especiales LED bicolor- Estaacuten formados por dos diodos conectados en paralelo e inverso Se suele utilizar en la deteccioacuten de polaridad LED tricolor- Formado por dos diodos LED (verde y rojo) montado con el caacutetodo comuacuten El terminal maacutes corto es el aacutenodo rojo el del centro es el caacutetodo comuacuten y el tercero es el aacutenodo verde Display- Es una combinacioacuten de diodos LED que permiten visualizar letras y nuacutemeros Se
denominan comuacutenmente displays de 7 segmentos Se fabrican en dos configuraciones aacutenodo comuacuten y caacutetodo comuacuten
Estructura de un LED
bicolor
Estructura de un LED
tricolor
Display
Display
de caacutetodo comuacuten
Display
de aacutenodo comuacuten
Disposicioacuten de los pines en un display
FOTODIODO- Son dispositivos semiconductores construidos con una unioacuten PN sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja Para que su funcionamiento sea correcto se polarizaraacuten inversamente con lo que produciraacuten una cierta circulacioacuten de corriente cuando sean excitados por la luz Debido a su construccioacuten se comportan como ceacutelulas fotovoltaicas es decir en ausencia de tensioacuten exterior generan una tensioacuten muy pequentildea con el positivo en el aacutenodo y el negativo en el caacutetodo Tienen una velocidad de respuesta a los cambios bruscos de luminosidad mayores a las ceacutelulas fotoeleacutectricas Actualmente y en muchos circuitos estaacutes uacuteltimas se estaacuten sustituyendo por ellos debido a la ventaja anteriormente citada
DIODO DE CAPACIDAD VARIABLE (VARICAP)- Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unioacuten PN varia en funcioacuten de la tensioacuten inversa aplicada entre sus extremos Al aumentar dicha tensioacuten aumenta la anchura de esa barrera disminuyendo asiacute la capacidad del diodo De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensioacuten Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500pF La tensioacuten inversa miacutenima tiene que ser de 1v La aplicacioacuten de estos diodos se encuentra en la sintoniacutea de TV modulacioacuten de frecuencia en transmisiones de FM y radio sobre todo
En esta tabla no estaacuten todos los encapsulados en los que se fabrican los diodos pero si estaacuten los maacutes importantes
DO-5
DO-35
DO-41
TO-220AC
TO-3
PWRTAB PWRTABS SOT-223
SMA
SMB
SMC
D618s
l
D2pak
Dpak
TO-200AB
TO-200AC
Puentes rectificadores
B380C1000G(GS)
KBPC(D46)
KBB(D37)
GBL
GBU (IR) IN LINE
5S2(FAGOR)
GBPC(D34) (IR)
POWER-L(FAGOR)
MB(D34) POWER (FAGOR)
MT(D63)
DF8(D71) DF(D70)
Todos los semiconductores tienen serigrafiados nuacutemeros y letras que especifican y describen de que tipo de dispositivo se trata Existen varias nomenclaturas o coacutedigos que pretenden
darnos esta preciada informacioacuten De todas destacan tres PROELECTRON (Europea) que consta de dos letras y tres cifras para los componentes utilizados en radio televisioacuten y audio o de tres letras y dos nuacutemeros para dispositivos industriales La primera letra precisa el material del que estaacute hecho el dispositivo y la segunda letra el tipo de componente El resto del coacutedigo nuacutemeros generalmente indica la aplicacioacuten general a la que se aplica Para la identificacioacuten de
estos dispositivos se utiliza la tabla que sigue a continuacioacuten
La primera
letra
indi
ca el
materia
l se
miconductor utilizado en la
construccioacuten del dispositivo
A Germanio
B Silicio
C Arseniuro de
Galio
D
Antimoniur
o de Indio
R Material de otro tipo
La segunda letra
indica la
constr
uccioacuten y
utilizacioacuten principal del dispositivo
A Diodo de sentildeal (diodo detector de conmutacioacuten a alta velocidad mezclador)
B Diodo de capacidad variable
(varicap)
C Transistor para
aplicacioacuten en baja
frecuencia
D Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
baja
frec
uen
cia
E Dio
do
tuacutene
l
F
Tra
nsis
tor
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
L Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
P Dis
posi
tivo
sens
ible
a
las
radi
acio
nes
R Dis
posi
tivo
de
con
mut
acioacute
n o
de
cont
rol
gob
ern
ado
eleacutec
tric
ame
nte
y
teni
end
o un
efec
to
de
rupt
ura
(tiri
stor
)
S Tra
nsis
tor
de
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
T Dispositivo de potencia
para
conmutacioacuten o
control gobernado eleacutectricamente y
teniend
o un efecto de
rupt
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
Barras compuestas de grafito y una resina aglomerante La resistencia variacutea en funcioacuten de la seccioacuten longitud y resistividad de la mezcla
1 2-3 4
2 De peliacutecula de carboacuten
Se enrolla una tira de carboacuten sobre un soporte ciliacutendrico ceraacutemico
3 De peliacutecula metaacutelica
El proceso de fabricacioacuten es el mismo que el anterior pero la tira es una peliacutecula metaacutelica Los metales maacutes utilizados son Cromo Molibdeno Wolframio y Titanio Son resistencias muy estables y fiables
4 Bobinadas
Tienen enrolladas sobre un cilindro ceraacutemico un hilo o cinta de una determinada resistividad
Se utilizan las aleaciones de Ni-Cr-Al y para una mayor precisioacuten las de Ni-Cr
Disipan grandes potencias Los modelos maacutes importantes son Cementados vitrificados y esmaltados
4
Variables
Componentes pasivos de tres terminales que permiten manipular la sentildeal que hay en un circuito
(volumen de un equipo de muacutesica)
Potencioacutemetro de peliacutecula de carboacuten
Potencioacutemetro de hilo Siacutembolos del potencioacutemetro
Normalmente el terminal central corresponde al cursor o parte moacutevil del componente y entre los extremos
se encuentra la resistencia
CARACTERISTICAS TECNICAS
Resistencia nominal Es el valor teoacuterico que debe presentar en sus extremos Se marca directamente sobre
el cuerpo del componente
Ley de variacioacuten-
Indica el tipo de variacioacuten y son antilogaritmicos en ldquoSrdquo lineal y logariacutetmico
Resistencias ajustables-
Componentes pasivos de tres terminales que son calibrados par fijar alguacuten paraacutemetro en el interior de los
equipos y no son accesibles al usuario
Resistencias ajustables
Si quieres ver las dimensiones de las
resistencias en funcioacuten de su construccioacuten asiacute como
el coacutedigo de identificacioacuten de las mismas pulsa aquiacute
DIMENSIONES EN FUNCIOacuteN DE LA POTENCIA DE LAS RESISTENCIAS
DE PELIacuteCULA DE CARBOacuteN
POTENCIA (W) LONGITUD (l-mm) Diaacutemetro (mm)
18 35 17
14 64 23
12 91 33
1 13 45
2 18 6
DIMENSIONES EN FUNCIOacuteN DE LA POTENCIA DE LAS RESISTENCIAS
CEMENTADAS
POTENCIA (W) LONGITUD (l-mm) a (mm) b (mm)
4 20 7 8
7 28 7 8
11 50 9 10
17 75 9 10
DIMENSIONES EN FUNCIOacuteN DE LA POTENCIA DE LAS RESISTENCIAS
VITRIFICADAS
POTENCIA (W) LONGITUD (l-mm) DIAMETRO (mm)
25 127 56
6 222 6
10 35 7
16 45 9
25 65 9
EL CODIGO DE COLORES EN LAS RESISTENCIAS
3 oacute 4 Bandas - Series E6 E12 E24 5 Bandas - Series E48 E96
1ordf
Cifra 2ordf
Cifra Multiplicador Tolerancia
1ordf Cifra
2ordf Cifra
3ordf Cifra
Multiplicador Tolerancia
Plata - - 001 10 Plata - - - 001 -
Oro - - 01 5 Oro - - - 01 -
Negro - 0 - - Negro - 0 0 - -
Marroacuten 1 1 0 1 Marroacuten 1 1 1 0 1
Rojo 2 2 00 2 Rojo 2 2 2 00 2
Naranja 3 3 000 - Naranja 3 3 3 000 -
Amarillo 4 4 0000 - Amarillo 4 4 4 0000 -
Verde 5 5 00000 05 Verde 5 5 5 00000 05
Azul 6 6 000000 025 Azul 6 6 6 000000 -
Violeta 7 7 - 01 Violeta 7 7 7 -
Gris 8 8 - - Gris 8 8 8 - -
Blanco 9 9 - - Blanco 9 9 9 - -
Ninguno - - - 20 Ninguno - - - - 20
1ordf
Cifra 2ordf
Cifra Multiplicador Tolerancia
1ordf Cifra
2ordf Cifra
3ordf Cifra
Multiplicador Tolerancia
VALIDO PARA POTENCIAS DE RESISTENCIA DE CARBOacuteN 18 14 13 12 1 2w
(Seguacuten normas DIN IEC 621089 y UNE-CENELEC 20-050-93)
EL CONDENSADOR
Es un componente electroacutenico que almacena cargas eleacutectricas para utilizarlas en un circuito en el momento adecuado Estaacute compuesto baacutesicamente por un par de armaduras separadas por un material aislante denominado dieleacutectrico La capacidad de un condensador consiste en almacenar mayor o menor nuacutemero de cargas cuando estaacute sometido a tensioacuten
Condensador baacutesico Siacutembolos del condensador
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS GENERALES
Capacidad nominal- Es el valor teoacuterico esperado al acabar el proceso de fabricacioacuten Se marca en el cuerpo del componente mediante un coacutedigo de colores o directamente con su valor numeacuterico
Tolerancia- Diferencia entre las desviaciones de capacidad superiores o inferiores seguacuten el fabricante
Tensioacuten nominal- Es la tensioacuten que el condensador puede soportar de una manera continua sin sufrir deterioro
CLASIFICACIOacuteN
Condensadores fijos
Son componentes pasivos de dos terminales Se clasifican en funcioacuten del material dieleacutectrico y su forma Pueden ser de papel de plaacutestico ceraacutemico electroliacutetico de mica de taacutentalo de vidrio de polieacutester Estos son los maacutes utilizados A continuacioacuten se describiraacute sin profundizar las diferencias entre unos y otros asiacute como sus aplicaciones maacutes usuales
De papel- El dieleacutectrico es de celulosa impregnada con resinas o parafinas Destaca su reducido volumen y gran estabilidad frente a cambios de temperatura Tienen la propiedad de autorregeneracioacuten en caso de perforacioacuten Las armaduras son de aluminio Se fabrican en capacidades comprendidas entre 1uF y 480uF con tensiones entre 450v y 28Kv Se emplean en electroacutenica de potencia y energiacutea para acoplamiento proteccioacuten de impulsos y aplanamiento de ondulaciones en frecuencias no superiores a 50Hz
Condensador de papel Condensador de plaacutestico bobinado 1 y 2 son las dos hojas de plaacutestico y a y b son dos hojas
de aluminio enrolladas conjuntamente
De plaacutestico- Sus caracteriacutesticas maacutes importantes son gran resistencia de aislamiento (lo cual permite conservar la carga gran tiempo) volumen reducido y excelente comportamiento a la humedad y a las variaciones de temperatura ademaacutes tienen la propiedad de autorregeneracioacuten en caso de perforacioacuten en menos de 10s Los materiales maacutes utilizados son poliestireno (styroflex) poliester (mylar) policarbonato (Macrofol) y politetrafluoretileno (tefloacuten) Se fabrican en forma de bobinas o multicapas
Tambieacuten se conocen como MK Se fabrican de 1nF a 100
Ceraacutemico- Los materiales ceraacutemicos son buenos aislantes teacutermicos y eleacutectricos El proceso de fabricacioacuten consiste baacutesicamente en la metalizacioacuten de las dos caras del material ceraacutemico Se fabrican de 1pF a 1nF (grupo I) y de 1pF a 470nF (grupo II) con tensiones comprendidas entre 3 y 10000v Su identificacioacuten se realiza mediante coacutedigo alfanumeacuterico Se utilizan en circuitos que necesitan alta estabilidad y bajas peacuterdidas en altas frecuencias
Condensador ceraacutemico de disco Condensador ceraacutemico de placa
Electroliacutetico- Permiten obtener capacidades elevadas en espacios reducidos Actualmente existen dos tipos los de aluminio y los de taacutentalo El fundamento es el mismo se trata de depositar mediante electrolisis una fina capa aislante Los condensadores electroliacuteticos deben conectarse respetando su polaridad que viene indicada en sus terminales pues de lo contrario se destruiriacutea
Siacutembolo de un condensador electroliacutetico y de taacutentalo
Condensador electroliacutetico
Condensador de taacutentalo
De mica- Son condensadores estables que pueden soportar tensiones altas ya que la rigidez dieleacutectrica que presenta es muy elevada Sobre todo se emplean en circuitos de alta frecuencia Se utilizan en gamas de capacidades comprendidas entre 5pf y 100000pF La gama de tensiones para las que se fabrican suelen ser altas (hasta 7500v) Se estaacuten sustituyendo por los de vidrio de parecidas propiedades y maacutes barato
Condensadores variables
Constan de un grupo de armaduras moacuteviles de tal forma que al girar sobre un eje se aumenta o reduce la superficie de las armaduras metaacutelicas enfrentadas variaacutendose con ello la capacidad El dieleacutectrico empleado suele ser el aire aunque tambieacuten se incluye mica o plaacutestico
Condensadores ajustables
Denominados tambieacuten trimmers los tipos maacutes utilizados son los de mica aire y ceraacutemica
COacuteDIGOS DE IDENTIFICACIOacuteN DE CONDENSADORES
Coacutedigo de colores para condensadores
A B C D
COLOR 1ordf Cifra 2ordf Cifra Multiplicador Clt10pF
plusmnpF C10pF
plusmn
Negro 0 0 - 2 20
Marroacuten 1 1 0 01 1
Rojo 2 2 00 - 2
Naranja 3 3 000 - 3
Amarillo 4 4 0000 - -
Verde 5 5 00000 05 5
Azul 6 6 - - -
Violeta 7 7 0001 - -
Gris 8 8 001 025 -
Blanco 9 9 01 1 10
Oro - - - - -
Azul oscuro - - - - -
Tolerancia
Letra Clt10pF
plusmnpF
C
B 01
C 025
D 05 05
F 1 1
G 2 2
H 25
J 5
K 10
M 20
P -0
+100
R -20 +30
S -20 +50
Z -20 +80
En general se utilizaran las letras p n
LA BOBINA
Son componentes pasivos de dos terminales que generan un flujo magneacutetico cuando se hacen circular por ellas una corriente eleacutectrica Se fabrican arrollando un hilo conductor sobre un nuacutecleo de material ferromagneacutetico o al aire Su unidad de medida es el Henrio (H) en el Sistema Internacional pero se suelen emplear los
submuacuteltiplos
1 Bobina 2 Inductancia 3 Bobina con tomas fijas
4 Bobina con nuacutecleo ferromagneacutetico
5 Bobina con nuacutecleo de ferroxcube
6 Bobina blindada
7 Bobina electroimaacuten 8 Bobina ajustable 9 Bobina variable
Existen bobinas de diversos tipos seguacuten su nuacutecleo y seguacuten tipo de arrollamiento Su aplicacioacuten principal es como filtro en un circuito electroacutenico denominaacutendose comuacutenmente choques
CARACTERIacuteSTICAS
1 Permeabilidad magneacutetica (s una caracteriacutestica que tiene gran influencia sobre el
nuacutecleo de las bobinas respecto del valor de la inductancia de las mismas Los materiales
ferromagneacuteticos son muy sensibles a los campos magneacuteticos y producen unos valores altos
de inductancia sin embargo otros materiales presentan menos sensibilidad a los campos
magneacuteticos
El factor que determina la mayor o menor sensibilidad a esos campos magneacuteticos se llama
permeabilidad magneacutetica
Cuando este factor es grande el valor de la inductancia tambieacuten lo es
2 Factor de calidad (Q)- Relaciona la inductancia con el valor oacutehmico del hilo de la bobina
La bobina seraacute buena si la inductancia es mayor que el valor oacutehmico debido al hilo de la
misma
TIPOS DE BOBINAS
1 FIJAS
Con nuacutecleo de aire- El conductor se arrolla sobre un soporte hueco y posteriormente se
retira este quedando con un aspecto parecido al de un muelle Se utiliza en frecuencias
elevadas
Una variante de la bobina anterior se denomina solenoide y difiere en el aislamiento de las
espiras y la presencia de un soporte que no necesariamente tiene que ser ciliacutendrico Se
utiliza cuando se precisan muchas espiras Estas bobinas pueden tener tomas intermedias
en este caso se pueden considerar como 2 o maacutes bobinas arrolladas sobre un mismo soporte
y conectadas en serie Igualmente se utilizan para frecuencias elevadas
Con nuacutecleo soacutelido- Poseen valores de inductancia maacutes altos que los anteriores debido a su
nivel elevado de permeabilidad magneacutetica El nuacutecleo suele ser de un material ferromagneacutetico Los maacutes usados son la ferrita y el ferroxcube Cuando se manejan potencias considerables y las frecuencias que se desean eliminar son bajas se utilizan nuacutecleos parecidos a los de los transformadores (en fuentes de alimentacioacuten sobre todo) Asiacute nos encontraremos con las configuraciones propias de estos uacuteltimos Las secciones de los nuacutecleos pueden tener forma de EI M UI y L
Bobina de ferrita Bobina de ferrita de
nido de abeja Bobinas de ferrita
para SMD Bobinas con nuacutecleo
toroidal
Las bobinas de nido de abeja se utilizan en los circuitos sintonizadores de aparatos de radio en las gamas de onda media y larga Gracias a la forma del bobinado se consiguen altos valores inductivos en un volumen miacutenimo Las bobinas de nuacutecleo toroidal se caracterizan por que el flujo generado no se dispersa hacia el exterior ya que por su forma se crea un flujo magneacutetico cerrado dotaacutendolas de un gran rendimiento y precisioacuten La bobinas de ferrita arrolladas sobre nuacutecleo de ferrita normalmente ciliacutendricos con
aplicaciones en radio es muy interesante desde el punto de vista practico ya que permite emplear el conjunto como antena colocaacutendola directamente en el receptor
Las bobinas grabadas sobre el cobre en un circuito impreso tienen la ventaja de su miacutenimo coste pero son difiacutecilmente ajustables mediante nuacutecleo
2 VARIABLES
Tambieacuten se fabrican bobinas ajustables Normalmente la variacioacuten de inductancia se produce por desplazamiento del nuacutecleo Las bobinas blindadas pueden ser variables o fijas consisten encerrar la bobina dentro de una cubierta metaacutelica ciliacutendrica o cuadrada cuya misioacuten es limitar el flujo electromagneacutetico creado por la propia bobina y que puede afectar negativamente a los componentes cercanos a la misma
IDENTIFICACIOacuteN DE LAS BOBINAS
Las bobinas se pueden identificar mediante un coacutedigo de colores similar al de las resistencias o mediante serigrafiacutea directa Las bobinas que se pueden identificar mediante coacutedigo de colores presentan un aspecto semejante a las resistencias
Color
1ordf Cifra y 2ordf
Cifra
Multiplicador
Tolerancia
Negro
0 1 -
Marroacuten 1 10 -
Rojo 2 100 -
Naranja 3 1000 3
Amarillo 4 - -
Verde 5 - -
Azul 6 - -
Violeta 7 - -
Gris 8 - -
Blanco 9 - -
Oro - 01 5
Plata - 001 10
Ninguno - - 20
El valor nominal de las bobinas viene marcado en microhenrios (
RESISTENCIAS DEPENDIENTES DE LA LUZ
1 LDR (LIGHT DEPENDENT RESISTOR)
RESISTENCIAS DEPENDIENTES DE LA TEMPERATURA
2 NTC (NEGATIVE TEMPERATURE COEFFICIENT)
3 PTC (POSITIVE TEMPERATURE COEFFICIENT)
RESISTENCIAS DEPENDIENTES DE LA TENSIOacuteN
4 VDR (VOLTAGE DEPENDENT RESISTOR)
1 LDR
La resistencia de este tipos de componentes varia en funcioacuten de la luz que recibe en su superficie Asiacute cuando estaacuten en oscuridad su resistencia es alta y cuando reciben luz su resistencia disminuye considerablemente Los materiales que intervienen en su construccioacuten son Sulfuro de Cadmio utilizado como elemento sensible a las radiaciones visibles y sulfuro de plomo se emplean en las LDR que trabajan en el margen de las radiaciones infrarrojas Estos materiales se colocan en encapsulados de vidrio o resina Su uso maacutes comuacuten se encuentra en apertura y cierre de puertas movimiento y paro de cintas trasportadoras ascensores contadores alarmas control de iluminacioacuten
Siacutembolos de la LDR Aspecto fiacutesico real de las fotoceacutelulas o LDR
Las caracteriacutesticas teacutecnicas se estudian teniendo en cuenta la variacioacuten de su resistencia en funcioacuten de la luz que reciben en su superficie en lux
EL DIODO
Las propiedades de los materiales semiconductores se conociacutean en 1874 cuando se observoacute la conduccioacuten en un sentido en cristales de sulfuro 25 antildeos maacutes tarde se empleoacute el rectificador de cristales de galena para la deteccioacuten de ondas Durante la Segunda Guerra Mundial se desarrolloacute el primer dispositivo con las propiedades que hoy conocemos el diodo de germanio
DI
RE
CT
El
diod
o
con
duc
POLARIZACIOacuteN
CIRCUITO
CARACTERIacuteSTICAS
A
el
aacuteno
do
se
con
ecta
al
posi
tivo
de
la
bate
riacutea
y el
caacuteto
do
al
neg
ativ
o
e
con
una
caiacuted
a de
tens
ioacuten
de
06
a
07
V
El
valo
r de
la
resi
sten
cia
inte
rna
seri
a
muy
bajo
Se
co
mp
ort
a
co
mo
un
int
err
upt
or
cer
rad
o
INVERSA
el aacutenodo se conecta al negativo y
el caacutetodo
al positivo de la bateriacutea
El diodo no conduce y toda la
tensioacuten de la pila cae sobre el
Puede existir una corriente de fuga
del orden de uA
El valor de la resistencia interna
seriacutea muy alto
Se comporta como un interruptor
abierto
SIMBOLOGIacuteA
Diodo rectificador Diodo Schottky Diodo zener
Diodo varicap Diodo Pin Diodo tuacutenel Diodo LED
Fotodiodo Puente rectificador
CARACTERISTICAS TECNICAS
Como todos los componentes electroacutenicos los diodos poseen propiedades que les diferencia de los demaacutes semiconductores Es necesario conocer estas pues los libros de caracteriacutesticas y las necesidades de disentildeo asiacute lo requieren En estos apuntes apareceraacuten las maacutes importantes desde el punto de vista practico
Valores nominales de tensioacuten
VF = Tensioacuten directa en los extremos del diodo en conduccioacuten
VR = Tensioacuten inversa en los extremos del diodo en polarizacioacuten inversa
VRS
M = Tensioacuten inversa de pico no repetitiva
VRR
M = Tensioacuten inversa de pico repetitiva
VRWM = Tensioacuten inversa de cresta de funcionamiento
Valores nominales de corriente
IF = Corriente directa
IR = Corriente inversa
IFAV = Valor medio de la forma de onda de la corriente durante un periodo
IFRM
S = Corriente eficaz en estado de conduc
cioacuten Es la maacutexima corriente eficaz que el diodo es capaz de soportar
IFSM = Corriente directa de pico (inicial) no repetitiva
AV= Average(promedio) RMS= Root Mean Square (raiacutez de la media cuadraacutetica)
Valores nominales de temperatura
Tstg = Indica los valores maacuteximos y miacutenimos de la temperatura
de almacenamiento
Tj = Valor maacuteximo de la temperatura que soporta la unioacuten de los semiconductores Si quieres ver la curva caracteriacutestica del diodo pulsa aquiacute
TIPOS DE DIODOS-
DIODOS METAL-SEMICONDUCTOR- Los maacutes antiguos son los de germanio con punta de tungsteno o de oro Su aplicacioacuten maacutes
importante se encuentra en HF VHF y UHF Tambieacuten se utilizan como detectores en los receptores de modulacioacuten de frecuencia Por el tipo de unioacuten que tiene posee una capacidad muy baja asiacute
como una resistencia interna en conduccioacuten que produce una tensioacuten maacutexima de 02 a 03v El diodo Schottky son un tipo de diodo cuya construccioacuten se basa en la unioacuten metal conductor
con algunas diferencias respecto del anterior Fue desarrollado por la Hewlett-Packard en USA a principios de la deacutecada de los 70 La conexioacuten se establece entre un metal y un material semicond
uctor con gran concentracioacuten de impurezas de forma que solo existiraacute un movimiento de electrones ya que son los uacutenicos portadores mayoritarios en ambos materiales Al igual que el de germanio y por
la misma razoacuten la tensioacuten de umbral cuando alcanza la conduccioacuten es de 02 a 03v Igualmente tienen una respuesta notable a altas frecuencias encontrando en este campo sus aplicacione
s maacutes frecuentes Un inconveniente de esto tipo de diodos se refiere a la poca intensidad que es capaz de soportar entre sus extremos El encapsulado de estos diodos es en forma de cilindro de
plaacutestico o de vidrio De configuracioacuten axial Sobre el cuerpo se marca el caacutetodo mediante un anillo serigrafiado
Diodo de punta de germanio Diodo Schottky
DIODOS RECTIFICADORES- Su construccioacuten estaacute basada en la
unioacuten PN siendo su principal aplicacioacuten como rectificadores Este tipo de diodos (normalmente de silicio) soportan elevadas temperaturas (hasta 200ordmC en la unioacuten) siendo su resistencia muy baja y
la corriente en tensioacuten inversa muy pequentildea Gracias a esto se pueden construir diodos de pequentildeas dimensiones para potencias relativamente grandes desbancando asiacute a los diodos termoi
oacutenicos desde hace tiempo Sus aplicaciones van desde elemento indispensable en fuentes de alimentacioacuten como en televisioacuten aparatos de rayos X y microscopios electroacutenicos donde deben rect
ificar tensiones altiacutesimas En fuentes de alimentacioacuten se utilizan los diodos formando configuracioacuten en puente (con cuatro diodos en sistemas monofaacutesicos) o utilizando los puentes integrados que
a tal efecto se fabrican y que simplifican en gran medida el proceso de disentildeo de una placa de circuito impreso Los distintos encapsulados de estos diodos dependen del nivel de potencia que tengan
que disipar Hasta 1w se emplean encapsulados de plaacutestico Por encima de este valor el encapsulado es metaacutelico y en potencias maacutes elevadas es necesario que el encapsulado tenga previsto una
rosca para fijar este a un radiador y asiacute ayudar al diodo a disipar el calor producido por esas altas corrientes Igual le pasa a los puentes de diodos integrados
DIODO RECTIFICADOR COMO
ELEMENTO DE PROTECCION- La desactivacioacuten de un releacute provoca una corriente de descarga de la bobina en sentido inverso que pone en peligro el elemento electroacutenico utilizado para su acti
vacioacuten Un diodo polarizado inversamente cortocircuita dicha corriente y elimina el problema El inconveniente que presenta es que la descarga de la bobina es maacutes lenta asiacute que la frecuencia a la
que puede ser activado el releacute es maacutes baja Se le llama comuacutenmente diodo volante
DIODO RECTIFICADOR COMO ELEMENTO DE PROTECCION DE UN DIODO LED EN ALTERNA- El dio
do LED cuando se polariza en ca directamente conduce y la tensioacuten cae sobre la resistencia limitadora sin embargo cuando se polariza inversamente toda la tensioacuten se encuentra en los extr
emos del diodo lo que puede destruirlo
DIODOS ZENER- Se emplean para producir entre sus extremos una tensioacuten constante e independiente de la corriente que las atraviesa seguacuten sus
especificaciones Para conseguir esto se aprovecha la propiedad que tiene la unioacuten PN cuando se polariza inversamente al llegar a la tensioacuten de ruptura (tensioacuten de zener) pues la intensidad invers
a del diodo sufre un aumento brusco Para evitar la destruccioacuten del diodo por la avalancha producida por el aumento de la intensidad se le pone en serie una resistencia que limita dicha
corriente Se producen desde 33v y con una potencia miacutenima de 250mW Los encapsulados pueden ser de plaacutestico o metaacutelico seguacuten la potencia que tenga que disipar Si quieres ver la curva caract
eriacutestica de un diodo zener pulsa aquiacute
DIODOS LED ( Light Emitting Diode)-Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodo rectificador sin embargo su tensioacuten de umbral se encuentra entre 13 y 4v dependiendo del color del diodo
Color Tensioacuten en directo
Infrarrojo 13v
Rojo
17v
Naranja
20v
Amarillo
25v
Verde
25v
Azul
40v
El conocimiento de esta tensioacuten es fundamental para el disentildeo del circuito en el que sea necesaria su presencia pues normalmente se le coloca en serie una resistencia que limita la intensidad que circularaacute por el Cuando se polariza directamente se comporta como una lamparita que emite una luz cuyo color depende de los materiales con los que se fabrica Cuando se polariza inversamente no se enciende y ademaacutes no deja circular la corriente La intensidad miacutenima para que un diodo LED emita luz visible es de 4mA y por precaucioacuten como maacuteximo debe aplicarse 50mA Para identificar los terminales del diodo LED observaremos como el caacutetodo seraacute el terminal maacutes corto siendo el maacutes largo el aacutenodo Ademaacutes en el encapsulado normalmente de plaacutestico se observa un chaflaacuten en el lado en el que se encuentra el caacutetodo Se utilizan como sentildeal visual y en el caso de los infrarrojos en los mandos a distancia Se fabrican algunos LEDs especiales LED bicolor- Estaacuten formados por dos diodos conectados en paralelo e inverso Se suele utilizar en la deteccioacuten de polaridad LED tricolor- Formado por dos diodos LED (verde y rojo) montado con el caacutetodo comuacuten El terminal maacutes corto es el aacutenodo rojo el del centro es el caacutetodo comuacuten y el tercero es el aacutenodo verde Display- Es una combinacioacuten de diodos LED que permiten visualizar letras y nuacutemeros Se
denominan comuacutenmente displays de 7 segmentos Se fabrican en dos configuraciones aacutenodo comuacuten y caacutetodo comuacuten
Estructura de un LED
bicolor
Estructura de un LED
tricolor
Display
Display
de caacutetodo comuacuten
Display
de aacutenodo comuacuten
Disposicioacuten de los pines en un display
FOTODIODO- Son dispositivos semiconductores construidos con una unioacuten PN sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja Para que su funcionamiento sea correcto se polarizaraacuten inversamente con lo que produciraacuten una cierta circulacioacuten de corriente cuando sean excitados por la luz Debido a su construccioacuten se comportan como ceacutelulas fotovoltaicas es decir en ausencia de tensioacuten exterior generan una tensioacuten muy pequentildea con el positivo en el aacutenodo y el negativo en el caacutetodo Tienen una velocidad de respuesta a los cambios bruscos de luminosidad mayores a las ceacutelulas fotoeleacutectricas Actualmente y en muchos circuitos estaacutes uacuteltimas se estaacuten sustituyendo por ellos debido a la ventaja anteriormente citada
DIODO DE CAPACIDAD VARIABLE (VARICAP)- Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unioacuten PN varia en funcioacuten de la tensioacuten inversa aplicada entre sus extremos Al aumentar dicha tensioacuten aumenta la anchura de esa barrera disminuyendo asiacute la capacidad del diodo De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensioacuten Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500pF La tensioacuten inversa miacutenima tiene que ser de 1v La aplicacioacuten de estos diodos se encuentra en la sintoniacutea de TV modulacioacuten de frecuencia en transmisiones de FM y radio sobre todo
En esta tabla no estaacuten todos los encapsulados en los que se fabrican los diodos pero si estaacuten los maacutes importantes
DO-5
DO-35
DO-41
TO-220AC
TO-3
PWRTAB PWRTABS SOT-223
SMA
SMB
SMC
D618s
l
D2pak
Dpak
TO-200AB
TO-200AC
Puentes rectificadores
B380C1000G(GS)
KBPC(D46)
KBB(D37)
GBL
GBU (IR) IN LINE
5S2(FAGOR)
GBPC(D34) (IR)
POWER-L(FAGOR)
MB(D34) POWER (FAGOR)
MT(D63)
DF8(D71) DF(D70)
Todos los semiconductores tienen serigrafiados nuacutemeros y letras que especifican y describen de que tipo de dispositivo se trata Existen varias nomenclaturas o coacutedigos que pretenden
darnos esta preciada informacioacuten De todas destacan tres PROELECTRON (Europea) que consta de dos letras y tres cifras para los componentes utilizados en radio televisioacuten y audio o de tres letras y dos nuacutemeros para dispositivos industriales La primera letra precisa el material del que estaacute hecho el dispositivo y la segunda letra el tipo de componente El resto del coacutedigo nuacutemeros generalmente indica la aplicacioacuten general a la que se aplica Para la identificacioacuten de
estos dispositivos se utiliza la tabla que sigue a continuacioacuten
La primera
letra
indi
ca el
materia
l se
miconductor utilizado en la
construccioacuten del dispositivo
A Germanio
B Silicio
C Arseniuro de
Galio
D
Antimoniur
o de Indio
R Material de otro tipo
La segunda letra
indica la
constr
uccioacuten y
utilizacioacuten principal del dispositivo
A Diodo de sentildeal (diodo detector de conmutacioacuten a alta velocidad mezclador)
B Diodo de capacidad variable
(varicap)
C Transistor para
aplicacioacuten en baja
frecuencia
D Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
baja
frec
uen
cia
E Dio
do
tuacutene
l
F
Tra
nsis
tor
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
L Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
P Dis
posi
tivo
sens
ible
a
las
radi
acio
nes
R Dis
posi
tivo
de
con
mut
acioacute
n o
de
cont
rol
gob
ern
ado
eleacutec
tric
ame
nte
y
teni
end
o un
efec
to
de
rupt
ura
(tiri
stor
)
S Tra
nsis
tor
de
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
T Dispositivo de potencia
para
conmutacioacuten o
control gobernado eleacutectricamente y
teniend
o un efecto de
rupt
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
Potencioacutemetro de peliacutecula de carboacuten
Potencioacutemetro de hilo Siacutembolos del potencioacutemetro
Normalmente el terminal central corresponde al cursor o parte moacutevil del componente y entre los extremos
se encuentra la resistencia
CARACTERISTICAS TECNICAS
Resistencia nominal Es el valor teoacuterico que debe presentar en sus extremos Se marca directamente sobre
el cuerpo del componente
Ley de variacioacuten-
Indica el tipo de variacioacuten y son antilogaritmicos en ldquoSrdquo lineal y logariacutetmico
Resistencias ajustables-
Componentes pasivos de tres terminales que son calibrados par fijar alguacuten paraacutemetro en el interior de los
equipos y no son accesibles al usuario
Resistencias ajustables
Si quieres ver las dimensiones de las
resistencias en funcioacuten de su construccioacuten asiacute como
el coacutedigo de identificacioacuten de las mismas pulsa aquiacute
DIMENSIONES EN FUNCIOacuteN DE LA POTENCIA DE LAS RESISTENCIAS
DE PELIacuteCULA DE CARBOacuteN
POTENCIA (W) LONGITUD (l-mm) Diaacutemetro (mm)
18 35 17
14 64 23
12 91 33
1 13 45
2 18 6
DIMENSIONES EN FUNCIOacuteN DE LA POTENCIA DE LAS RESISTENCIAS
CEMENTADAS
POTENCIA (W) LONGITUD (l-mm) a (mm) b (mm)
4 20 7 8
7 28 7 8
11 50 9 10
17 75 9 10
DIMENSIONES EN FUNCIOacuteN DE LA POTENCIA DE LAS RESISTENCIAS
VITRIFICADAS
POTENCIA (W) LONGITUD (l-mm) DIAMETRO (mm)
25 127 56
6 222 6
10 35 7
16 45 9
25 65 9
EL CODIGO DE COLORES EN LAS RESISTENCIAS
3 oacute 4 Bandas - Series E6 E12 E24 5 Bandas - Series E48 E96
1ordf
Cifra 2ordf
Cifra Multiplicador Tolerancia
1ordf Cifra
2ordf Cifra
3ordf Cifra
Multiplicador Tolerancia
Plata - - 001 10 Plata - - - 001 -
Oro - - 01 5 Oro - - - 01 -
Negro - 0 - - Negro - 0 0 - -
Marroacuten 1 1 0 1 Marroacuten 1 1 1 0 1
Rojo 2 2 00 2 Rojo 2 2 2 00 2
Naranja 3 3 000 - Naranja 3 3 3 000 -
Amarillo 4 4 0000 - Amarillo 4 4 4 0000 -
Verde 5 5 00000 05 Verde 5 5 5 00000 05
Azul 6 6 000000 025 Azul 6 6 6 000000 -
Violeta 7 7 - 01 Violeta 7 7 7 -
Gris 8 8 - - Gris 8 8 8 - -
Blanco 9 9 - - Blanco 9 9 9 - -
Ninguno - - - 20 Ninguno - - - - 20
1ordf
Cifra 2ordf
Cifra Multiplicador Tolerancia
1ordf Cifra
2ordf Cifra
3ordf Cifra
Multiplicador Tolerancia
VALIDO PARA POTENCIAS DE RESISTENCIA DE CARBOacuteN 18 14 13 12 1 2w
(Seguacuten normas DIN IEC 621089 y UNE-CENELEC 20-050-93)
EL CONDENSADOR
Es un componente electroacutenico que almacena cargas eleacutectricas para utilizarlas en un circuito en el momento adecuado Estaacute compuesto baacutesicamente por un par de armaduras separadas por un material aislante denominado dieleacutectrico La capacidad de un condensador consiste en almacenar mayor o menor nuacutemero de cargas cuando estaacute sometido a tensioacuten
Condensador baacutesico Siacutembolos del condensador
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS GENERALES
Capacidad nominal- Es el valor teoacuterico esperado al acabar el proceso de fabricacioacuten Se marca en el cuerpo del componente mediante un coacutedigo de colores o directamente con su valor numeacuterico
Tolerancia- Diferencia entre las desviaciones de capacidad superiores o inferiores seguacuten el fabricante
Tensioacuten nominal- Es la tensioacuten que el condensador puede soportar de una manera continua sin sufrir deterioro
CLASIFICACIOacuteN
Condensadores fijos
Son componentes pasivos de dos terminales Se clasifican en funcioacuten del material dieleacutectrico y su forma Pueden ser de papel de plaacutestico ceraacutemico electroliacutetico de mica de taacutentalo de vidrio de polieacutester Estos son los maacutes utilizados A continuacioacuten se describiraacute sin profundizar las diferencias entre unos y otros asiacute como sus aplicaciones maacutes usuales
De papel- El dieleacutectrico es de celulosa impregnada con resinas o parafinas Destaca su reducido volumen y gran estabilidad frente a cambios de temperatura Tienen la propiedad de autorregeneracioacuten en caso de perforacioacuten Las armaduras son de aluminio Se fabrican en capacidades comprendidas entre 1uF y 480uF con tensiones entre 450v y 28Kv Se emplean en electroacutenica de potencia y energiacutea para acoplamiento proteccioacuten de impulsos y aplanamiento de ondulaciones en frecuencias no superiores a 50Hz
Condensador de papel Condensador de plaacutestico bobinado 1 y 2 son las dos hojas de plaacutestico y a y b son dos hojas
de aluminio enrolladas conjuntamente
De plaacutestico- Sus caracteriacutesticas maacutes importantes son gran resistencia de aislamiento (lo cual permite conservar la carga gran tiempo) volumen reducido y excelente comportamiento a la humedad y a las variaciones de temperatura ademaacutes tienen la propiedad de autorregeneracioacuten en caso de perforacioacuten en menos de 10s Los materiales maacutes utilizados son poliestireno (styroflex) poliester (mylar) policarbonato (Macrofol) y politetrafluoretileno (tefloacuten) Se fabrican en forma de bobinas o multicapas
Tambieacuten se conocen como MK Se fabrican de 1nF a 100
Ceraacutemico- Los materiales ceraacutemicos son buenos aislantes teacutermicos y eleacutectricos El proceso de fabricacioacuten consiste baacutesicamente en la metalizacioacuten de las dos caras del material ceraacutemico Se fabrican de 1pF a 1nF (grupo I) y de 1pF a 470nF (grupo II) con tensiones comprendidas entre 3 y 10000v Su identificacioacuten se realiza mediante coacutedigo alfanumeacuterico Se utilizan en circuitos que necesitan alta estabilidad y bajas peacuterdidas en altas frecuencias
Condensador ceraacutemico de disco Condensador ceraacutemico de placa
Electroliacutetico- Permiten obtener capacidades elevadas en espacios reducidos Actualmente existen dos tipos los de aluminio y los de taacutentalo El fundamento es el mismo se trata de depositar mediante electrolisis una fina capa aislante Los condensadores electroliacuteticos deben conectarse respetando su polaridad que viene indicada en sus terminales pues de lo contrario se destruiriacutea
Siacutembolo de un condensador electroliacutetico y de taacutentalo
Condensador electroliacutetico
Condensador de taacutentalo
De mica- Son condensadores estables que pueden soportar tensiones altas ya que la rigidez dieleacutectrica que presenta es muy elevada Sobre todo se emplean en circuitos de alta frecuencia Se utilizan en gamas de capacidades comprendidas entre 5pf y 100000pF La gama de tensiones para las que se fabrican suelen ser altas (hasta 7500v) Se estaacuten sustituyendo por los de vidrio de parecidas propiedades y maacutes barato
Condensadores variables
Constan de un grupo de armaduras moacuteviles de tal forma que al girar sobre un eje se aumenta o reduce la superficie de las armaduras metaacutelicas enfrentadas variaacutendose con ello la capacidad El dieleacutectrico empleado suele ser el aire aunque tambieacuten se incluye mica o plaacutestico
Condensadores ajustables
Denominados tambieacuten trimmers los tipos maacutes utilizados son los de mica aire y ceraacutemica
COacuteDIGOS DE IDENTIFICACIOacuteN DE CONDENSADORES
Coacutedigo de colores para condensadores
A B C D
COLOR 1ordf Cifra 2ordf Cifra Multiplicador Clt10pF
plusmnpF C10pF
plusmn
Negro 0 0 - 2 20
Marroacuten 1 1 0 01 1
Rojo 2 2 00 - 2
Naranja 3 3 000 - 3
Amarillo 4 4 0000 - -
Verde 5 5 00000 05 5
Azul 6 6 - - -
Violeta 7 7 0001 - -
Gris 8 8 001 025 -
Blanco 9 9 01 1 10
Oro - - - - -
Azul oscuro - - - - -
Tolerancia
Letra Clt10pF
plusmnpF
C
B 01
C 025
D 05 05
F 1 1
G 2 2
H 25
J 5
K 10
M 20
P -0
+100
R -20 +30
S -20 +50
Z -20 +80
En general se utilizaran las letras p n
LA BOBINA
Son componentes pasivos de dos terminales que generan un flujo magneacutetico cuando se hacen circular por ellas una corriente eleacutectrica Se fabrican arrollando un hilo conductor sobre un nuacutecleo de material ferromagneacutetico o al aire Su unidad de medida es el Henrio (H) en el Sistema Internacional pero se suelen emplear los
submuacuteltiplos
1 Bobina 2 Inductancia 3 Bobina con tomas fijas
4 Bobina con nuacutecleo ferromagneacutetico
5 Bobina con nuacutecleo de ferroxcube
6 Bobina blindada
7 Bobina electroimaacuten 8 Bobina ajustable 9 Bobina variable
Existen bobinas de diversos tipos seguacuten su nuacutecleo y seguacuten tipo de arrollamiento Su aplicacioacuten principal es como filtro en un circuito electroacutenico denominaacutendose comuacutenmente choques
CARACTERIacuteSTICAS
1 Permeabilidad magneacutetica (s una caracteriacutestica que tiene gran influencia sobre el
nuacutecleo de las bobinas respecto del valor de la inductancia de las mismas Los materiales
ferromagneacuteticos son muy sensibles a los campos magneacuteticos y producen unos valores altos
de inductancia sin embargo otros materiales presentan menos sensibilidad a los campos
magneacuteticos
El factor que determina la mayor o menor sensibilidad a esos campos magneacuteticos se llama
permeabilidad magneacutetica
Cuando este factor es grande el valor de la inductancia tambieacuten lo es
2 Factor de calidad (Q)- Relaciona la inductancia con el valor oacutehmico del hilo de la bobina
La bobina seraacute buena si la inductancia es mayor que el valor oacutehmico debido al hilo de la
misma
TIPOS DE BOBINAS
1 FIJAS
Con nuacutecleo de aire- El conductor se arrolla sobre un soporte hueco y posteriormente se
retira este quedando con un aspecto parecido al de un muelle Se utiliza en frecuencias
elevadas
Una variante de la bobina anterior se denomina solenoide y difiere en el aislamiento de las
espiras y la presencia de un soporte que no necesariamente tiene que ser ciliacutendrico Se
utiliza cuando se precisan muchas espiras Estas bobinas pueden tener tomas intermedias
en este caso se pueden considerar como 2 o maacutes bobinas arrolladas sobre un mismo soporte
y conectadas en serie Igualmente se utilizan para frecuencias elevadas
Con nuacutecleo soacutelido- Poseen valores de inductancia maacutes altos que los anteriores debido a su
nivel elevado de permeabilidad magneacutetica El nuacutecleo suele ser de un material ferromagneacutetico Los maacutes usados son la ferrita y el ferroxcube Cuando se manejan potencias considerables y las frecuencias que se desean eliminar son bajas se utilizan nuacutecleos parecidos a los de los transformadores (en fuentes de alimentacioacuten sobre todo) Asiacute nos encontraremos con las configuraciones propias de estos uacuteltimos Las secciones de los nuacutecleos pueden tener forma de EI M UI y L
Bobina de ferrita Bobina de ferrita de
nido de abeja Bobinas de ferrita
para SMD Bobinas con nuacutecleo
toroidal
Las bobinas de nido de abeja se utilizan en los circuitos sintonizadores de aparatos de radio en las gamas de onda media y larga Gracias a la forma del bobinado se consiguen altos valores inductivos en un volumen miacutenimo Las bobinas de nuacutecleo toroidal se caracterizan por que el flujo generado no se dispersa hacia el exterior ya que por su forma se crea un flujo magneacutetico cerrado dotaacutendolas de un gran rendimiento y precisioacuten La bobinas de ferrita arrolladas sobre nuacutecleo de ferrita normalmente ciliacutendricos con
aplicaciones en radio es muy interesante desde el punto de vista practico ya que permite emplear el conjunto como antena colocaacutendola directamente en el receptor
Las bobinas grabadas sobre el cobre en un circuito impreso tienen la ventaja de su miacutenimo coste pero son difiacutecilmente ajustables mediante nuacutecleo
2 VARIABLES
Tambieacuten se fabrican bobinas ajustables Normalmente la variacioacuten de inductancia se produce por desplazamiento del nuacutecleo Las bobinas blindadas pueden ser variables o fijas consisten encerrar la bobina dentro de una cubierta metaacutelica ciliacutendrica o cuadrada cuya misioacuten es limitar el flujo electromagneacutetico creado por la propia bobina y que puede afectar negativamente a los componentes cercanos a la misma
IDENTIFICACIOacuteN DE LAS BOBINAS
Las bobinas se pueden identificar mediante un coacutedigo de colores similar al de las resistencias o mediante serigrafiacutea directa Las bobinas que se pueden identificar mediante coacutedigo de colores presentan un aspecto semejante a las resistencias
Color
1ordf Cifra y 2ordf
Cifra
Multiplicador
Tolerancia
Negro
0 1 -
Marroacuten 1 10 -
Rojo 2 100 -
Naranja 3 1000 3
Amarillo 4 - -
Verde 5 - -
Azul 6 - -
Violeta 7 - -
Gris 8 - -
Blanco 9 - -
Oro - 01 5
Plata - 001 10
Ninguno - - 20
El valor nominal de las bobinas viene marcado en microhenrios (
RESISTENCIAS DEPENDIENTES DE LA LUZ
1 LDR (LIGHT DEPENDENT RESISTOR)
RESISTENCIAS DEPENDIENTES DE LA TEMPERATURA
2 NTC (NEGATIVE TEMPERATURE COEFFICIENT)
3 PTC (POSITIVE TEMPERATURE COEFFICIENT)
RESISTENCIAS DEPENDIENTES DE LA TENSIOacuteN
4 VDR (VOLTAGE DEPENDENT RESISTOR)
1 LDR
La resistencia de este tipos de componentes varia en funcioacuten de la luz que recibe en su superficie Asiacute cuando estaacuten en oscuridad su resistencia es alta y cuando reciben luz su resistencia disminuye considerablemente Los materiales que intervienen en su construccioacuten son Sulfuro de Cadmio utilizado como elemento sensible a las radiaciones visibles y sulfuro de plomo se emplean en las LDR que trabajan en el margen de las radiaciones infrarrojas Estos materiales se colocan en encapsulados de vidrio o resina Su uso maacutes comuacuten se encuentra en apertura y cierre de puertas movimiento y paro de cintas trasportadoras ascensores contadores alarmas control de iluminacioacuten
Siacutembolos de la LDR Aspecto fiacutesico real de las fotoceacutelulas o LDR
Las caracteriacutesticas teacutecnicas se estudian teniendo en cuenta la variacioacuten de su resistencia en funcioacuten de la luz que reciben en su superficie en lux
EL DIODO
Las propiedades de los materiales semiconductores se conociacutean en 1874 cuando se observoacute la conduccioacuten en un sentido en cristales de sulfuro 25 antildeos maacutes tarde se empleoacute el rectificador de cristales de galena para la deteccioacuten de ondas Durante la Segunda Guerra Mundial se desarrolloacute el primer dispositivo con las propiedades que hoy conocemos el diodo de germanio
DI
RE
CT
El
diod
o
con
duc
POLARIZACIOacuteN
CIRCUITO
CARACTERIacuteSTICAS
A
el
aacuteno
do
se
con
ecta
al
posi
tivo
de
la
bate
riacutea
y el
caacuteto
do
al
neg
ativ
o
e
con
una
caiacuted
a de
tens
ioacuten
de
06
a
07
V
El
valo
r de
la
resi
sten
cia
inte
rna
seri
a
muy
bajo
Se
co
mp
ort
a
co
mo
un
int
err
upt
or
cer
rad
o
INVERSA
el aacutenodo se conecta al negativo y
el caacutetodo
al positivo de la bateriacutea
El diodo no conduce y toda la
tensioacuten de la pila cae sobre el
Puede existir una corriente de fuga
del orden de uA
El valor de la resistencia interna
seriacutea muy alto
Se comporta como un interruptor
abierto
SIMBOLOGIacuteA
Diodo rectificador Diodo Schottky Diodo zener
Diodo varicap Diodo Pin Diodo tuacutenel Diodo LED
Fotodiodo Puente rectificador
CARACTERISTICAS TECNICAS
Como todos los componentes electroacutenicos los diodos poseen propiedades que les diferencia de los demaacutes semiconductores Es necesario conocer estas pues los libros de caracteriacutesticas y las necesidades de disentildeo asiacute lo requieren En estos apuntes apareceraacuten las maacutes importantes desde el punto de vista practico
Valores nominales de tensioacuten
VF = Tensioacuten directa en los extremos del diodo en conduccioacuten
VR = Tensioacuten inversa en los extremos del diodo en polarizacioacuten inversa
VRS
M = Tensioacuten inversa de pico no repetitiva
VRR
M = Tensioacuten inversa de pico repetitiva
VRWM = Tensioacuten inversa de cresta de funcionamiento
Valores nominales de corriente
IF = Corriente directa
IR = Corriente inversa
IFAV = Valor medio de la forma de onda de la corriente durante un periodo
IFRM
S = Corriente eficaz en estado de conduc
cioacuten Es la maacutexima corriente eficaz que el diodo es capaz de soportar
IFSM = Corriente directa de pico (inicial) no repetitiva
AV= Average(promedio) RMS= Root Mean Square (raiacutez de la media cuadraacutetica)
Valores nominales de temperatura
Tstg = Indica los valores maacuteximos y miacutenimos de la temperatura
de almacenamiento
Tj = Valor maacuteximo de la temperatura que soporta la unioacuten de los semiconductores Si quieres ver la curva caracteriacutestica del diodo pulsa aquiacute
TIPOS DE DIODOS-
DIODOS METAL-SEMICONDUCTOR- Los maacutes antiguos son los de germanio con punta de tungsteno o de oro Su aplicacioacuten maacutes
importante se encuentra en HF VHF y UHF Tambieacuten se utilizan como detectores en los receptores de modulacioacuten de frecuencia Por el tipo de unioacuten que tiene posee una capacidad muy baja asiacute
como una resistencia interna en conduccioacuten que produce una tensioacuten maacutexima de 02 a 03v El diodo Schottky son un tipo de diodo cuya construccioacuten se basa en la unioacuten metal conductor
con algunas diferencias respecto del anterior Fue desarrollado por la Hewlett-Packard en USA a principios de la deacutecada de los 70 La conexioacuten se establece entre un metal y un material semicond
uctor con gran concentracioacuten de impurezas de forma que solo existiraacute un movimiento de electrones ya que son los uacutenicos portadores mayoritarios en ambos materiales Al igual que el de germanio y por
la misma razoacuten la tensioacuten de umbral cuando alcanza la conduccioacuten es de 02 a 03v Igualmente tienen una respuesta notable a altas frecuencias encontrando en este campo sus aplicacione
s maacutes frecuentes Un inconveniente de esto tipo de diodos se refiere a la poca intensidad que es capaz de soportar entre sus extremos El encapsulado de estos diodos es en forma de cilindro de
plaacutestico o de vidrio De configuracioacuten axial Sobre el cuerpo se marca el caacutetodo mediante un anillo serigrafiado
Diodo de punta de germanio Diodo Schottky
DIODOS RECTIFICADORES- Su construccioacuten estaacute basada en la
unioacuten PN siendo su principal aplicacioacuten como rectificadores Este tipo de diodos (normalmente de silicio) soportan elevadas temperaturas (hasta 200ordmC en la unioacuten) siendo su resistencia muy baja y
la corriente en tensioacuten inversa muy pequentildea Gracias a esto se pueden construir diodos de pequentildeas dimensiones para potencias relativamente grandes desbancando asiacute a los diodos termoi
oacutenicos desde hace tiempo Sus aplicaciones van desde elemento indispensable en fuentes de alimentacioacuten como en televisioacuten aparatos de rayos X y microscopios electroacutenicos donde deben rect
ificar tensiones altiacutesimas En fuentes de alimentacioacuten se utilizan los diodos formando configuracioacuten en puente (con cuatro diodos en sistemas monofaacutesicos) o utilizando los puentes integrados que
a tal efecto se fabrican y que simplifican en gran medida el proceso de disentildeo de una placa de circuito impreso Los distintos encapsulados de estos diodos dependen del nivel de potencia que tengan
que disipar Hasta 1w se emplean encapsulados de plaacutestico Por encima de este valor el encapsulado es metaacutelico y en potencias maacutes elevadas es necesario que el encapsulado tenga previsto una
rosca para fijar este a un radiador y asiacute ayudar al diodo a disipar el calor producido por esas altas corrientes Igual le pasa a los puentes de diodos integrados
DIODO RECTIFICADOR COMO
ELEMENTO DE PROTECCION- La desactivacioacuten de un releacute provoca una corriente de descarga de la bobina en sentido inverso que pone en peligro el elemento electroacutenico utilizado para su acti
vacioacuten Un diodo polarizado inversamente cortocircuita dicha corriente y elimina el problema El inconveniente que presenta es que la descarga de la bobina es maacutes lenta asiacute que la frecuencia a la
que puede ser activado el releacute es maacutes baja Se le llama comuacutenmente diodo volante
DIODO RECTIFICADOR COMO ELEMENTO DE PROTECCION DE UN DIODO LED EN ALTERNA- El dio
do LED cuando se polariza en ca directamente conduce y la tensioacuten cae sobre la resistencia limitadora sin embargo cuando se polariza inversamente toda la tensioacuten se encuentra en los extr
emos del diodo lo que puede destruirlo
DIODOS ZENER- Se emplean para producir entre sus extremos una tensioacuten constante e independiente de la corriente que las atraviesa seguacuten sus
especificaciones Para conseguir esto se aprovecha la propiedad que tiene la unioacuten PN cuando se polariza inversamente al llegar a la tensioacuten de ruptura (tensioacuten de zener) pues la intensidad invers
a del diodo sufre un aumento brusco Para evitar la destruccioacuten del diodo por la avalancha producida por el aumento de la intensidad se le pone en serie una resistencia que limita dicha
corriente Se producen desde 33v y con una potencia miacutenima de 250mW Los encapsulados pueden ser de plaacutestico o metaacutelico seguacuten la potencia que tenga que disipar Si quieres ver la curva caract
eriacutestica de un diodo zener pulsa aquiacute
DIODOS LED ( Light Emitting Diode)-Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodo rectificador sin embargo su tensioacuten de umbral se encuentra entre 13 y 4v dependiendo del color del diodo
Color Tensioacuten en directo
Infrarrojo 13v
Rojo
17v
Naranja
20v
Amarillo
25v
Verde
25v
Azul
40v
El conocimiento de esta tensioacuten es fundamental para el disentildeo del circuito en el que sea necesaria su presencia pues normalmente se le coloca en serie una resistencia que limita la intensidad que circularaacute por el Cuando se polariza directamente se comporta como una lamparita que emite una luz cuyo color depende de los materiales con los que se fabrica Cuando se polariza inversamente no se enciende y ademaacutes no deja circular la corriente La intensidad miacutenima para que un diodo LED emita luz visible es de 4mA y por precaucioacuten como maacuteximo debe aplicarse 50mA Para identificar los terminales del diodo LED observaremos como el caacutetodo seraacute el terminal maacutes corto siendo el maacutes largo el aacutenodo Ademaacutes en el encapsulado normalmente de plaacutestico se observa un chaflaacuten en el lado en el que se encuentra el caacutetodo Se utilizan como sentildeal visual y en el caso de los infrarrojos en los mandos a distancia Se fabrican algunos LEDs especiales LED bicolor- Estaacuten formados por dos diodos conectados en paralelo e inverso Se suele utilizar en la deteccioacuten de polaridad LED tricolor- Formado por dos diodos LED (verde y rojo) montado con el caacutetodo comuacuten El terminal maacutes corto es el aacutenodo rojo el del centro es el caacutetodo comuacuten y el tercero es el aacutenodo verde Display- Es una combinacioacuten de diodos LED que permiten visualizar letras y nuacutemeros Se
denominan comuacutenmente displays de 7 segmentos Se fabrican en dos configuraciones aacutenodo comuacuten y caacutetodo comuacuten
Estructura de un LED
bicolor
Estructura de un LED
tricolor
Display
Display
de caacutetodo comuacuten
Display
de aacutenodo comuacuten
Disposicioacuten de los pines en un display
FOTODIODO- Son dispositivos semiconductores construidos con una unioacuten PN sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja Para que su funcionamiento sea correcto se polarizaraacuten inversamente con lo que produciraacuten una cierta circulacioacuten de corriente cuando sean excitados por la luz Debido a su construccioacuten se comportan como ceacutelulas fotovoltaicas es decir en ausencia de tensioacuten exterior generan una tensioacuten muy pequentildea con el positivo en el aacutenodo y el negativo en el caacutetodo Tienen una velocidad de respuesta a los cambios bruscos de luminosidad mayores a las ceacutelulas fotoeleacutectricas Actualmente y en muchos circuitos estaacutes uacuteltimas se estaacuten sustituyendo por ellos debido a la ventaja anteriormente citada
DIODO DE CAPACIDAD VARIABLE (VARICAP)- Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unioacuten PN varia en funcioacuten de la tensioacuten inversa aplicada entre sus extremos Al aumentar dicha tensioacuten aumenta la anchura de esa barrera disminuyendo asiacute la capacidad del diodo De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensioacuten Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500pF La tensioacuten inversa miacutenima tiene que ser de 1v La aplicacioacuten de estos diodos se encuentra en la sintoniacutea de TV modulacioacuten de frecuencia en transmisiones de FM y radio sobre todo
En esta tabla no estaacuten todos los encapsulados en los que se fabrican los diodos pero si estaacuten los maacutes importantes
DO-5
DO-35
DO-41
TO-220AC
TO-3
PWRTAB PWRTABS SOT-223
SMA
SMB
SMC
D618s
l
D2pak
Dpak
TO-200AB
TO-200AC
Puentes rectificadores
B380C1000G(GS)
KBPC(D46)
KBB(D37)
GBL
GBU (IR) IN LINE
5S2(FAGOR)
GBPC(D34) (IR)
POWER-L(FAGOR)
MB(D34) POWER (FAGOR)
MT(D63)
DF8(D71) DF(D70)
Todos los semiconductores tienen serigrafiados nuacutemeros y letras que especifican y describen de que tipo de dispositivo se trata Existen varias nomenclaturas o coacutedigos que pretenden
darnos esta preciada informacioacuten De todas destacan tres PROELECTRON (Europea) que consta de dos letras y tres cifras para los componentes utilizados en radio televisioacuten y audio o de tres letras y dos nuacutemeros para dispositivos industriales La primera letra precisa el material del que estaacute hecho el dispositivo y la segunda letra el tipo de componente El resto del coacutedigo nuacutemeros generalmente indica la aplicacioacuten general a la que se aplica Para la identificacioacuten de
estos dispositivos se utiliza la tabla que sigue a continuacioacuten
La primera
letra
indi
ca el
materia
l se
miconductor utilizado en la
construccioacuten del dispositivo
A Germanio
B Silicio
C Arseniuro de
Galio
D
Antimoniur
o de Indio
R Material de otro tipo
La segunda letra
indica la
constr
uccioacuten y
utilizacioacuten principal del dispositivo
A Diodo de sentildeal (diodo detector de conmutacioacuten a alta velocidad mezclador)
B Diodo de capacidad variable
(varicap)
C Transistor para
aplicacioacuten en baja
frecuencia
D Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
baja
frec
uen
cia
E Dio
do
tuacutene
l
F
Tra
nsis
tor
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
L Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
P Dis
posi
tivo
sens
ible
a
las
radi
acio
nes
R Dis
posi
tivo
de
con
mut
acioacute
n o
de
cont
rol
gob
ern
ado
eleacutec
tric
ame
nte
y
teni
end
o un
efec
to
de
rupt
ura
(tiri
stor
)
S Tra
nsis
tor
de
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
T Dispositivo de potencia
para
conmutacioacuten o
control gobernado eleacutectricamente y
teniend
o un efecto de
rupt
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
14 64 23
12 91 33
1 13 45
2 18 6
DIMENSIONES EN FUNCIOacuteN DE LA POTENCIA DE LAS RESISTENCIAS
CEMENTADAS
POTENCIA (W) LONGITUD (l-mm) a (mm) b (mm)
4 20 7 8
7 28 7 8
11 50 9 10
17 75 9 10
DIMENSIONES EN FUNCIOacuteN DE LA POTENCIA DE LAS RESISTENCIAS
VITRIFICADAS
POTENCIA (W) LONGITUD (l-mm) DIAMETRO (mm)
25 127 56
6 222 6
10 35 7
16 45 9
25 65 9
EL CODIGO DE COLORES EN LAS RESISTENCIAS
3 oacute 4 Bandas - Series E6 E12 E24 5 Bandas - Series E48 E96
1ordf
Cifra 2ordf
Cifra Multiplicador Tolerancia
1ordf Cifra
2ordf Cifra
3ordf Cifra
Multiplicador Tolerancia
Plata - - 001 10 Plata - - - 001 -
Oro - - 01 5 Oro - - - 01 -
Negro - 0 - - Negro - 0 0 - -
Marroacuten 1 1 0 1 Marroacuten 1 1 1 0 1
Rojo 2 2 00 2 Rojo 2 2 2 00 2
Naranja 3 3 000 - Naranja 3 3 3 000 -
Amarillo 4 4 0000 - Amarillo 4 4 4 0000 -
Verde 5 5 00000 05 Verde 5 5 5 00000 05
Azul 6 6 000000 025 Azul 6 6 6 000000 -
Violeta 7 7 - 01 Violeta 7 7 7 -
Gris 8 8 - - Gris 8 8 8 - -
Blanco 9 9 - - Blanco 9 9 9 - -
Ninguno - - - 20 Ninguno - - - - 20
1ordf
Cifra 2ordf
Cifra Multiplicador Tolerancia
1ordf Cifra
2ordf Cifra
3ordf Cifra
Multiplicador Tolerancia
VALIDO PARA POTENCIAS DE RESISTENCIA DE CARBOacuteN 18 14 13 12 1 2w
(Seguacuten normas DIN IEC 621089 y UNE-CENELEC 20-050-93)
EL CONDENSADOR
Es un componente electroacutenico que almacena cargas eleacutectricas para utilizarlas en un circuito en el momento adecuado Estaacute compuesto baacutesicamente por un par de armaduras separadas por un material aislante denominado dieleacutectrico La capacidad de un condensador consiste en almacenar mayor o menor nuacutemero de cargas cuando estaacute sometido a tensioacuten
Condensador baacutesico Siacutembolos del condensador
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS GENERALES
Capacidad nominal- Es el valor teoacuterico esperado al acabar el proceso de fabricacioacuten Se marca en el cuerpo del componente mediante un coacutedigo de colores o directamente con su valor numeacuterico
Tolerancia- Diferencia entre las desviaciones de capacidad superiores o inferiores seguacuten el fabricante
Tensioacuten nominal- Es la tensioacuten que el condensador puede soportar de una manera continua sin sufrir deterioro
CLASIFICACIOacuteN
Condensadores fijos
Son componentes pasivos de dos terminales Se clasifican en funcioacuten del material dieleacutectrico y su forma Pueden ser de papel de plaacutestico ceraacutemico electroliacutetico de mica de taacutentalo de vidrio de polieacutester Estos son los maacutes utilizados A continuacioacuten se describiraacute sin profundizar las diferencias entre unos y otros asiacute como sus aplicaciones maacutes usuales
De papel- El dieleacutectrico es de celulosa impregnada con resinas o parafinas Destaca su reducido volumen y gran estabilidad frente a cambios de temperatura Tienen la propiedad de autorregeneracioacuten en caso de perforacioacuten Las armaduras son de aluminio Se fabrican en capacidades comprendidas entre 1uF y 480uF con tensiones entre 450v y 28Kv Se emplean en electroacutenica de potencia y energiacutea para acoplamiento proteccioacuten de impulsos y aplanamiento de ondulaciones en frecuencias no superiores a 50Hz
Condensador de papel Condensador de plaacutestico bobinado 1 y 2 son las dos hojas de plaacutestico y a y b son dos hojas
de aluminio enrolladas conjuntamente
De plaacutestico- Sus caracteriacutesticas maacutes importantes son gran resistencia de aislamiento (lo cual permite conservar la carga gran tiempo) volumen reducido y excelente comportamiento a la humedad y a las variaciones de temperatura ademaacutes tienen la propiedad de autorregeneracioacuten en caso de perforacioacuten en menos de 10s Los materiales maacutes utilizados son poliestireno (styroflex) poliester (mylar) policarbonato (Macrofol) y politetrafluoretileno (tefloacuten) Se fabrican en forma de bobinas o multicapas
Tambieacuten se conocen como MK Se fabrican de 1nF a 100
Ceraacutemico- Los materiales ceraacutemicos son buenos aislantes teacutermicos y eleacutectricos El proceso de fabricacioacuten consiste baacutesicamente en la metalizacioacuten de las dos caras del material ceraacutemico Se fabrican de 1pF a 1nF (grupo I) y de 1pF a 470nF (grupo II) con tensiones comprendidas entre 3 y 10000v Su identificacioacuten se realiza mediante coacutedigo alfanumeacuterico Se utilizan en circuitos que necesitan alta estabilidad y bajas peacuterdidas en altas frecuencias
Condensador ceraacutemico de disco Condensador ceraacutemico de placa
Electroliacutetico- Permiten obtener capacidades elevadas en espacios reducidos Actualmente existen dos tipos los de aluminio y los de taacutentalo El fundamento es el mismo se trata de depositar mediante electrolisis una fina capa aislante Los condensadores electroliacuteticos deben conectarse respetando su polaridad que viene indicada en sus terminales pues de lo contrario se destruiriacutea
Siacutembolo de un condensador electroliacutetico y de taacutentalo
Condensador electroliacutetico
Condensador de taacutentalo
De mica- Son condensadores estables que pueden soportar tensiones altas ya que la rigidez dieleacutectrica que presenta es muy elevada Sobre todo se emplean en circuitos de alta frecuencia Se utilizan en gamas de capacidades comprendidas entre 5pf y 100000pF La gama de tensiones para las que se fabrican suelen ser altas (hasta 7500v) Se estaacuten sustituyendo por los de vidrio de parecidas propiedades y maacutes barato
Condensadores variables
Constan de un grupo de armaduras moacuteviles de tal forma que al girar sobre un eje se aumenta o reduce la superficie de las armaduras metaacutelicas enfrentadas variaacutendose con ello la capacidad El dieleacutectrico empleado suele ser el aire aunque tambieacuten se incluye mica o plaacutestico
Condensadores ajustables
Denominados tambieacuten trimmers los tipos maacutes utilizados son los de mica aire y ceraacutemica
COacuteDIGOS DE IDENTIFICACIOacuteN DE CONDENSADORES
Coacutedigo de colores para condensadores
A B C D
COLOR 1ordf Cifra 2ordf Cifra Multiplicador Clt10pF
plusmnpF C10pF
plusmn
Negro 0 0 - 2 20
Marroacuten 1 1 0 01 1
Rojo 2 2 00 - 2
Naranja 3 3 000 - 3
Amarillo 4 4 0000 - -
Verde 5 5 00000 05 5
Azul 6 6 - - -
Violeta 7 7 0001 - -
Gris 8 8 001 025 -
Blanco 9 9 01 1 10
Oro - - - - -
Azul oscuro - - - - -
Tolerancia
Letra Clt10pF
plusmnpF
C
B 01
C 025
D 05 05
F 1 1
G 2 2
H 25
J 5
K 10
M 20
P -0
+100
R -20 +30
S -20 +50
Z -20 +80
En general se utilizaran las letras p n
LA BOBINA
Son componentes pasivos de dos terminales que generan un flujo magneacutetico cuando se hacen circular por ellas una corriente eleacutectrica Se fabrican arrollando un hilo conductor sobre un nuacutecleo de material ferromagneacutetico o al aire Su unidad de medida es el Henrio (H) en el Sistema Internacional pero se suelen emplear los
submuacuteltiplos
1 Bobina 2 Inductancia 3 Bobina con tomas fijas
4 Bobina con nuacutecleo ferromagneacutetico
5 Bobina con nuacutecleo de ferroxcube
6 Bobina blindada
7 Bobina electroimaacuten 8 Bobina ajustable 9 Bobina variable
Existen bobinas de diversos tipos seguacuten su nuacutecleo y seguacuten tipo de arrollamiento Su aplicacioacuten principal es como filtro en un circuito electroacutenico denominaacutendose comuacutenmente choques
CARACTERIacuteSTICAS
1 Permeabilidad magneacutetica (s una caracteriacutestica que tiene gran influencia sobre el
nuacutecleo de las bobinas respecto del valor de la inductancia de las mismas Los materiales
ferromagneacuteticos son muy sensibles a los campos magneacuteticos y producen unos valores altos
de inductancia sin embargo otros materiales presentan menos sensibilidad a los campos
magneacuteticos
El factor que determina la mayor o menor sensibilidad a esos campos magneacuteticos se llama
permeabilidad magneacutetica
Cuando este factor es grande el valor de la inductancia tambieacuten lo es
2 Factor de calidad (Q)- Relaciona la inductancia con el valor oacutehmico del hilo de la bobina
La bobina seraacute buena si la inductancia es mayor que el valor oacutehmico debido al hilo de la
misma
TIPOS DE BOBINAS
1 FIJAS
Con nuacutecleo de aire- El conductor se arrolla sobre un soporte hueco y posteriormente se
retira este quedando con un aspecto parecido al de un muelle Se utiliza en frecuencias
elevadas
Una variante de la bobina anterior se denomina solenoide y difiere en el aislamiento de las
espiras y la presencia de un soporte que no necesariamente tiene que ser ciliacutendrico Se
utiliza cuando se precisan muchas espiras Estas bobinas pueden tener tomas intermedias
en este caso se pueden considerar como 2 o maacutes bobinas arrolladas sobre un mismo soporte
y conectadas en serie Igualmente se utilizan para frecuencias elevadas
Con nuacutecleo soacutelido- Poseen valores de inductancia maacutes altos que los anteriores debido a su
nivel elevado de permeabilidad magneacutetica El nuacutecleo suele ser de un material ferromagneacutetico Los maacutes usados son la ferrita y el ferroxcube Cuando se manejan potencias considerables y las frecuencias que se desean eliminar son bajas se utilizan nuacutecleos parecidos a los de los transformadores (en fuentes de alimentacioacuten sobre todo) Asiacute nos encontraremos con las configuraciones propias de estos uacuteltimos Las secciones de los nuacutecleos pueden tener forma de EI M UI y L
Bobina de ferrita Bobina de ferrita de
nido de abeja Bobinas de ferrita
para SMD Bobinas con nuacutecleo
toroidal
Las bobinas de nido de abeja se utilizan en los circuitos sintonizadores de aparatos de radio en las gamas de onda media y larga Gracias a la forma del bobinado se consiguen altos valores inductivos en un volumen miacutenimo Las bobinas de nuacutecleo toroidal se caracterizan por que el flujo generado no se dispersa hacia el exterior ya que por su forma se crea un flujo magneacutetico cerrado dotaacutendolas de un gran rendimiento y precisioacuten La bobinas de ferrita arrolladas sobre nuacutecleo de ferrita normalmente ciliacutendricos con
aplicaciones en radio es muy interesante desde el punto de vista practico ya que permite emplear el conjunto como antena colocaacutendola directamente en el receptor
Las bobinas grabadas sobre el cobre en un circuito impreso tienen la ventaja de su miacutenimo coste pero son difiacutecilmente ajustables mediante nuacutecleo
2 VARIABLES
Tambieacuten se fabrican bobinas ajustables Normalmente la variacioacuten de inductancia se produce por desplazamiento del nuacutecleo Las bobinas blindadas pueden ser variables o fijas consisten encerrar la bobina dentro de una cubierta metaacutelica ciliacutendrica o cuadrada cuya misioacuten es limitar el flujo electromagneacutetico creado por la propia bobina y que puede afectar negativamente a los componentes cercanos a la misma
IDENTIFICACIOacuteN DE LAS BOBINAS
Las bobinas se pueden identificar mediante un coacutedigo de colores similar al de las resistencias o mediante serigrafiacutea directa Las bobinas que se pueden identificar mediante coacutedigo de colores presentan un aspecto semejante a las resistencias
Color
1ordf Cifra y 2ordf
Cifra
Multiplicador
Tolerancia
Negro
0 1 -
Marroacuten 1 10 -
Rojo 2 100 -
Naranja 3 1000 3
Amarillo 4 - -
Verde 5 - -
Azul 6 - -
Violeta 7 - -
Gris 8 - -
Blanco 9 - -
Oro - 01 5
Plata - 001 10
Ninguno - - 20
El valor nominal de las bobinas viene marcado en microhenrios (
RESISTENCIAS DEPENDIENTES DE LA LUZ
1 LDR (LIGHT DEPENDENT RESISTOR)
RESISTENCIAS DEPENDIENTES DE LA TEMPERATURA
2 NTC (NEGATIVE TEMPERATURE COEFFICIENT)
3 PTC (POSITIVE TEMPERATURE COEFFICIENT)
RESISTENCIAS DEPENDIENTES DE LA TENSIOacuteN
4 VDR (VOLTAGE DEPENDENT RESISTOR)
1 LDR
La resistencia de este tipos de componentes varia en funcioacuten de la luz que recibe en su superficie Asiacute cuando estaacuten en oscuridad su resistencia es alta y cuando reciben luz su resistencia disminuye considerablemente Los materiales que intervienen en su construccioacuten son Sulfuro de Cadmio utilizado como elemento sensible a las radiaciones visibles y sulfuro de plomo se emplean en las LDR que trabajan en el margen de las radiaciones infrarrojas Estos materiales se colocan en encapsulados de vidrio o resina Su uso maacutes comuacuten se encuentra en apertura y cierre de puertas movimiento y paro de cintas trasportadoras ascensores contadores alarmas control de iluminacioacuten
Siacutembolos de la LDR Aspecto fiacutesico real de las fotoceacutelulas o LDR
Las caracteriacutesticas teacutecnicas se estudian teniendo en cuenta la variacioacuten de su resistencia en funcioacuten de la luz que reciben en su superficie en lux
EL DIODO
Las propiedades de los materiales semiconductores se conociacutean en 1874 cuando se observoacute la conduccioacuten en un sentido en cristales de sulfuro 25 antildeos maacutes tarde se empleoacute el rectificador de cristales de galena para la deteccioacuten de ondas Durante la Segunda Guerra Mundial se desarrolloacute el primer dispositivo con las propiedades que hoy conocemos el diodo de germanio
DI
RE
CT
El
diod
o
con
duc
POLARIZACIOacuteN
CIRCUITO
CARACTERIacuteSTICAS
A
el
aacuteno
do
se
con
ecta
al
posi
tivo
de
la
bate
riacutea
y el
caacuteto
do
al
neg
ativ
o
e
con
una
caiacuted
a de
tens
ioacuten
de
06
a
07
V
El
valo
r de
la
resi
sten
cia
inte
rna
seri
a
muy
bajo
Se
co
mp
ort
a
co
mo
un
int
err
upt
or
cer
rad
o
INVERSA
el aacutenodo se conecta al negativo y
el caacutetodo
al positivo de la bateriacutea
El diodo no conduce y toda la
tensioacuten de la pila cae sobre el
Puede existir una corriente de fuga
del orden de uA
El valor de la resistencia interna
seriacutea muy alto
Se comporta como un interruptor
abierto
SIMBOLOGIacuteA
Diodo rectificador Diodo Schottky Diodo zener
Diodo varicap Diodo Pin Diodo tuacutenel Diodo LED
Fotodiodo Puente rectificador
CARACTERISTICAS TECNICAS
Como todos los componentes electroacutenicos los diodos poseen propiedades que les diferencia de los demaacutes semiconductores Es necesario conocer estas pues los libros de caracteriacutesticas y las necesidades de disentildeo asiacute lo requieren En estos apuntes apareceraacuten las maacutes importantes desde el punto de vista practico
Valores nominales de tensioacuten
VF = Tensioacuten directa en los extremos del diodo en conduccioacuten
VR = Tensioacuten inversa en los extremos del diodo en polarizacioacuten inversa
VRS
M = Tensioacuten inversa de pico no repetitiva
VRR
M = Tensioacuten inversa de pico repetitiva
VRWM = Tensioacuten inversa de cresta de funcionamiento
Valores nominales de corriente
IF = Corriente directa
IR = Corriente inversa
IFAV = Valor medio de la forma de onda de la corriente durante un periodo
IFRM
S = Corriente eficaz en estado de conduc
cioacuten Es la maacutexima corriente eficaz que el diodo es capaz de soportar
IFSM = Corriente directa de pico (inicial) no repetitiva
AV= Average(promedio) RMS= Root Mean Square (raiacutez de la media cuadraacutetica)
Valores nominales de temperatura
Tstg = Indica los valores maacuteximos y miacutenimos de la temperatura
de almacenamiento
Tj = Valor maacuteximo de la temperatura que soporta la unioacuten de los semiconductores Si quieres ver la curva caracteriacutestica del diodo pulsa aquiacute
TIPOS DE DIODOS-
DIODOS METAL-SEMICONDUCTOR- Los maacutes antiguos son los de germanio con punta de tungsteno o de oro Su aplicacioacuten maacutes
importante se encuentra en HF VHF y UHF Tambieacuten se utilizan como detectores en los receptores de modulacioacuten de frecuencia Por el tipo de unioacuten que tiene posee una capacidad muy baja asiacute
como una resistencia interna en conduccioacuten que produce una tensioacuten maacutexima de 02 a 03v El diodo Schottky son un tipo de diodo cuya construccioacuten se basa en la unioacuten metal conductor
con algunas diferencias respecto del anterior Fue desarrollado por la Hewlett-Packard en USA a principios de la deacutecada de los 70 La conexioacuten se establece entre un metal y un material semicond
uctor con gran concentracioacuten de impurezas de forma que solo existiraacute un movimiento de electrones ya que son los uacutenicos portadores mayoritarios en ambos materiales Al igual que el de germanio y por
la misma razoacuten la tensioacuten de umbral cuando alcanza la conduccioacuten es de 02 a 03v Igualmente tienen una respuesta notable a altas frecuencias encontrando en este campo sus aplicacione
s maacutes frecuentes Un inconveniente de esto tipo de diodos se refiere a la poca intensidad que es capaz de soportar entre sus extremos El encapsulado de estos diodos es en forma de cilindro de
plaacutestico o de vidrio De configuracioacuten axial Sobre el cuerpo se marca el caacutetodo mediante un anillo serigrafiado
Diodo de punta de germanio Diodo Schottky
DIODOS RECTIFICADORES- Su construccioacuten estaacute basada en la
unioacuten PN siendo su principal aplicacioacuten como rectificadores Este tipo de diodos (normalmente de silicio) soportan elevadas temperaturas (hasta 200ordmC en la unioacuten) siendo su resistencia muy baja y
la corriente en tensioacuten inversa muy pequentildea Gracias a esto se pueden construir diodos de pequentildeas dimensiones para potencias relativamente grandes desbancando asiacute a los diodos termoi
oacutenicos desde hace tiempo Sus aplicaciones van desde elemento indispensable en fuentes de alimentacioacuten como en televisioacuten aparatos de rayos X y microscopios electroacutenicos donde deben rect
ificar tensiones altiacutesimas En fuentes de alimentacioacuten se utilizan los diodos formando configuracioacuten en puente (con cuatro diodos en sistemas monofaacutesicos) o utilizando los puentes integrados que
a tal efecto se fabrican y que simplifican en gran medida el proceso de disentildeo de una placa de circuito impreso Los distintos encapsulados de estos diodos dependen del nivel de potencia que tengan
que disipar Hasta 1w se emplean encapsulados de plaacutestico Por encima de este valor el encapsulado es metaacutelico y en potencias maacutes elevadas es necesario que el encapsulado tenga previsto una
rosca para fijar este a un radiador y asiacute ayudar al diodo a disipar el calor producido por esas altas corrientes Igual le pasa a los puentes de diodos integrados
DIODO RECTIFICADOR COMO
ELEMENTO DE PROTECCION- La desactivacioacuten de un releacute provoca una corriente de descarga de la bobina en sentido inverso que pone en peligro el elemento electroacutenico utilizado para su acti
vacioacuten Un diodo polarizado inversamente cortocircuita dicha corriente y elimina el problema El inconveniente que presenta es que la descarga de la bobina es maacutes lenta asiacute que la frecuencia a la
que puede ser activado el releacute es maacutes baja Se le llama comuacutenmente diodo volante
DIODO RECTIFICADOR COMO ELEMENTO DE PROTECCION DE UN DIODO LED EN ALTERNA- El dio
do LED cuando se polariza en ca directamente conduce y la tensioacuten cae sobre la resistencia limitadora sin embargo cuando se polariza inversamente toda la tensioacuten se encuentra en los extr
emos del diodo lo que puede destruirlo
DIODOS ZENER- Se emplean para producir entre sus extremos una tensioacuten constante e independiente de la corriente que las atraviesa seguacuten sus
especificaciones Para conseguir esto se aprovecha la propiedad que tiene la unioacuten PN cuando se polariza inversamente al llegar a la tensioacuten de ruptura (tensioacuten de zener) pues la intensidad invers
a del diodo sufre un aumento brusco Para evitar la destruccioacuten del diodo por la avalancha producida por el aumento de la intensidad se le pone en serie una resistencia que limita dicha
corriente Se producen desde 33v y con una potencia miacutenima de 250mW Los encapsulados pueden ser de plaacutestico o metaacutelico seguacuten la potencia que tenga que disipar Si quieres ver la curva caract
eriacutestica de un diodo zener pulsa aquiacute
DIODOS LED ( Light Emitting Diode)-Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodo rectificador sin embargo su tensioacuten de umbral se encuentra entre 13 y 4v dependiendo del color del diodo
Color Tensioacuten en directo
Infrarrojo 13v
Rojo
17v
Naranja
20v
Amarillo
25v
Verde
25v
Azul
40v
El conocimiento de esta tensioacuten es fundamental para el disentildeo del circuito en el que sea necesaria su presencia pues normalmente se le coloca en serie una resistencia que limita la intensidad que circularaacute por el Cuando se polariza directamente se comporta como una lamparita que emite una luz cuyo color depende de los materiales con los que se fabrica Cuando se polariza inversamente no se enciende y ademaacutes no deja circular la corriente La intensidad miacutenima para que un diodo LED emita luz visible es de 4mA y por precaucioacuten como maacuteximo debe aplicarse 50mA Para identificar los terminales del diodo LED observaremos como el caacutetodo seraacute el terminal maacutes corto siendo el maacutes largo el aacutenodo Ademaacutes en el encapsulado normalmente de plaacutestico se observa un chaflaacuten en el lado en el que se encuentra el caacutetodo Se utilizan como sentildeal visual y en el caso de los infrarrojos en los mandos a distancia Se fabrican algunos LEDs especiales LED bicolor- Estaacuten formados por dos diodos conectados en paralelo e inverso Se suele utilizar en la deteccioacuten de polaridad LED tricolor- Formado por dos diodos LED (verde y rojo) montado con el caacutetodo comuacuten El terminal maacutes corto es el aacutenodo rojo el del centro es el caacutetodo comuacuten y el tercero es el aacutenodo verde Display- Es una combinacioacuten de diodos LED que permiten visualizar letras y nuacutemeros Se
denominan comuacutenmente displays de 7 segmentos Se fabrican en dos configuraciones aacutenodo comuacuten y caacutetodo comuacuten
Estructura de un LED
bicolor
Estructura de un LED
tricolor
Display
Display
de caacutetodo comuacuten
Display
de aacutenodo comuacuten
Disposicioacuten de los pines en un display
FOTODIODO- Son dispositivos semiconductores construidos con una unioacuten PN sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja Para que su funcionamiento sea correcto se polarizaraacuten inversamente con lo que produciraacuten una cierta circulacioacuten de corriente cuando sean excitados por la luz Debido a su construccioacuten se comportan como ceacutelulas fotovoltaicas es decir en ausencia de tensioacuten exterior generan una tensioacuten muy pequentildea con el positivo en el aacutenodo y el negativo en el caacutetodo Tienen una velocidad de respuesta a los cambios bruscos de luminosidad mayores a las ceacutelulas fotoeleacutectricas Actualmente y en muchos circuitos estaacutes uacuteltimas se estaacuten sustituyendo por ellos debido a la ventaja anteriormente citada
DIODO DE CAPACIDAD VARIABLE (VARICAP)- Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unioacuten PN varia en funcioacuten de la tensioacuten inversa aplicada entre sus extremos Al aumentar dicha tensioacuten aumenta la anchura de esa barrera disminuyendo asiacute la capacidad del diodo De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensioacuten Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500pF La tensioacuten inversa miacutenima tiene que ser de 1v La aplicacioacuten de estos diodos se encuentra en la sintoniacutea de TV modulacioacuten de frecuencia en transmisiones de FM y radio sobre todo
En esta tabla no estaacuten todos los encapsulados en los que se fabrican los diodos pero si estaacuten los maacutes importantes
DO-5
DO-35
DO-41
TO-220AC
TO-3
PWRTAB PWRTABS SOT-223
SMA
SMB
SMC
D618s
l
D2pak
Dpak
TO-200AB
TO-200AC
Puentes rectificadores
B380C1000G(GS)
KBPC(D46)
KBB(D37)
GBL
GBU (IR) IN LINE
5S2(FAGOR)
GBPC(D34) (IR)
POWER-L(FAGOR)
MB(D34) POWER (FAGOR)
MT(D63)
DF8(D71) DF(D70)
Todos los semiconductores tienen serigrafiados nuacutemeros y letras que especifican y describen de que tipo de dispositivo se trata Existen varias nomenclaturas o coacutedigos que pretenden
darnos esta preciada informacioacuten De todas destacan tres PROELECTRON (Europea) que consta de dos letras y tres cifras para los componentes utilizados en radio televisioacuten y audio o de tres letras y dos nuacutemeros para dispositivos industriales La primera letra precisa el material del que estaacute hecho el dispositivo y la segunda letra el tipo de componente El resto del coacutedigo nuacutemeros generalmente indica la aplicacioacuten general a la que se aplica Para la identificacioacuten de
estos dispositivos se utiliza la tabla que sigue a continuacioacuten
La primera
letra
indi
ca el
materia
l se
miconductor utilizado en la
construccioacuten del dispositivo
A Germanio
B Silicio
C Arseniuro de
Galio
D
Antimoniur
o de Indio
R Material de otro tipo
La segunda letra
indica la
constr
uccioacuten y
utilizacioacuten principal del dispositivo
A Diodo de sentildeal (diodo detector de conmutacioacuten a alta velocidad mezclador)
B Diodo de capacidad variable
(varicap)
C Transistor para
aplicacioacuten en baja
frecuencia
D Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
baja
frec
uen
cia
E Dio
do
tuacutene
l
F
Tra
nsis
tor
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
L Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
P Dis
posi
tivo
sens
ible
a
las
radi
acio
nes
R Dis
posi
tivo
de
con
mut
acioacute
n o
de
cont
rol
gob
ern
ado
eleacutec
tric
ame
nte
y
teni
end
o un
efec
to
de
rupt
ura
(tiri
stor
)
S Tra
nsis
tor
de
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
T Dispositivo de potencia
para
conmutacioacuten o
control gobernado eleacutectricamente y
teniend
o un efecto de
rupt
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
3 oacute 4 Bandas - Series E6 E12 E24 5 Bandas - Series E48 E96
1ordf
Cifra 2ordf
Cifra Multiplicador Tolerancia
1ordf Cifra
2ordf Cifra
3ordf Cifra
Multiplicador Tolerancia
Plata - - 001 10 Plata - - - 001 -
Oro - - 01 5 Oro - - - 01 -
Negro - 0 - - Negro - 0 0 - -
Marroacuten 1 1 0 1 Marroacuten 1 1 1 0 1
Rojo 2 2 00 2 Rojo 2 2 2 00 2
Naranja 3 3 000 - Naranja 3 3 3 000 -
Amarillo 4 4 0000 - Amarillo 4 4 4 0000 -
Verde 5 5 00000 05 Verde 5 5 5 00000 05
Azul 6 6 000000 025 Azul 6 6 6 000000 -
Violeta 7 7 - 01 Violeta 7 7 7 -
Gris 8 8 - - Gris 8 8 8 - -
Blanco 9 9 - - Blanco 9 9 9 - -
Ninguno - - - 20 Ninguno - - - - 20
1ordf
Cifra 2ordf
Cifra Multiplicador Tolerancia
1ordf Cifra
2ordf Cifra
3ordf Cifra
Multiplicador Tolerancia
VALIDO PARA POTENCIAS DE RESISTENCIA DE CARBOacuteN 18 14 13 12 1 2w
(Seguacuten normas DIN IEC 621089 y UNE-CENELEC 20-050-93)
EL CONDENSADOR
Es un componente electroacutenico que almacena cargas eleacutectricas para utilizarlas en un circuito en el momento adecuado Estaacute compuesto baacutesicamente por un par de armaduras separadas por un material aislante denominado dieleacutectrico La capacidad de un condensador consiste en almacenar mayor o menor nuacutemero de cargas cuando estaacute sometido a tensioacuten
Condensador baacutesico Siacutembolos del condensador
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS GENERALES
Capacidad nominal- Es el valor teoacuterico esperado al acabar el proceso de fabricacioacuten Se marca en el cuerpo del componente mediante un coacutedigo de colores o directamente con su valor numeacuterico
Tolerancia- Diferencia entre las desviaciones de capacidad superiores o inferiores seguacuten el fabricante
Tensioacuten nominal- Es la tensioacuten que el condensador puede soportar de una manera continua sin sufrir deterioro
CLASIFICACIOacuteN
Condensadores fijos
Son componentes pasivos de dos terminales Se clasifican en funcioacuten del material dieleacutectrico y su forma Pueden ser de papel de plaacutestico ceraacutemico electroliacutetico de mica de taacutentalo de vidrio de polieacutester Estos son los maacutes utilizados A continuacioacuten se describiraacute sin profundizar las diferencias entre unos y otros asiacute como sus aplicaciones maacutes usuales
De papel- El dieleacutectrico es de celulosa impregnada con resinas o parafinas Destaca su reducido volumen y gran estabilidad frente a cambios de temperatura Tienen la propiedad de autorregeneracioacuten en caso de perforacioacuten Las armaduras son de aluminio Se fabrican en capacidades comprendidas entre 1uF y 480uF con tensiones entre 450v y 28Kv Se emplean en electroacutenica de potencia y energiacutea para acoplamiento proteccioacuten de impulsos y aplanamiento de ondulaciones en frecuencias no superiores a 50Hz
Condensador de papel Condensador de plaacutestico bobinado 1 y 2 son las dos hojas de plaacutestico y a y b son dos hojas
de aluminio enrolladas conjuntamente
De plaacutestico- Sus caracteriacutesticas maacutes importantes son gran resistencia de aislamiento (lo cual permite conservar la carga gran tiempo) volumen reducido y excelente comportamiento a la humedad y a las variaciones de temperatura ademaacutes tienen la propiedad de autorregeneracioacuten en caso de perforacioacuten en menos de 10s Los materiales maacutes utilizados son poliestireno (styroflex) poliester (mylar) policarbonato (Macrofol) y politetrafluoretileno (tefloacuten) Se fabrican en forma de bobinas o multicapas
Tambieacuten se conocen como MK Se fabrican de 1nF a 100
Ceraacutemico- Los materiales ceraacutemicos son buenos aislantes teacutermicos y eleacutectricos El proceso de fabricacioacuten consiste baacutesicamente en la metalizacioacuten de las dos caras del material ceraacutemico Se fabrican de 1pF a 1nF (grupo I) y de 1pF a 470nF (grupo II) con tensiones comprendidas entre 3 y 10000v Su identificacioacuten se realiza mediante coacutedigo alfanumeacuterico Se utilizan en circuitos que necesitan alta estabilidad y bajas peacuterdidas en altas frecuencias
Condensador ceraacutemico de disco Condensador ceraacutemico de placa
Electroliacutetico- Permiten obtener capacidades elevadas en espacios reducidos Actualmente existen dos tipos los de aluminio y los de taacutentalo El fundamento es el mismo se trata de depositar mediante electrolisis una fina capa aislante Los condensadores electroliacuteticos deben conectarse respetando su polaridad que viene indicada en sus terminales pues de lo contrario se destruiriacutea
Siacutembolo de un condensador electroliacutetico y de taacutentalo
Condensador electroliacutetico
Condensador de taacutentalo
De mica- Son condensadores estables que pueden soportar tensiones altas ya que la rigidez dieleacutectrica que presenta es muy elevada Sobre todo se emplean en circuitos de alta frecuencia Se utilizan en gamas de capacidades comprendidas entre 5pf y 100000pF La gama de tensiones para las que se fabrican suelen ser altas (hasta 7500v) Se estaacuten sustituyendo por los de vidrio de parecidas propiedades y maacutes barato
Condensadores variables
Constan de un grupo de armaduras moacuteviles de tal forma que al girar sobre un eje se aumenta o reduce la superficie de las armaduras metaacutelicas enfrentadas variaacutendose con ello la capacidad El dieleacutectrico empleado suele ser el aire aunque tambieacuten se incluye mica o plaacutestico
Condensadores ajustables
Denominados tambieacuten trimmers los tipos maacutes utilizados son los de mica aire y ceraacutemica
COacuteDIGOS DE IDENTIFICACIOacuteN DE CONDENSADORES
Coacutedigo de colores para condensadores
A B C D
COLOR 1ordf Cifra 2ordf Cifra Multiplicador Clt10pF
plusmnpF C10pF
plusmn
Negro 0 0 - 2 20
Marroacuten 1 1 0 01 1
Rojo 2 2 00 - 2
Naranja 3 3 000 - 3
Amarillo 4 4 0000 - -
Verde 5 5 00000 05 5
Azul 6 6 - - -
Violeta 7 7 0001 - -
Gris 8 8 001 025 -
Blanco 9 9 01 1 10
Oro - - - - -
Azul oscuro - - - - -
Tolerancia
Letra Clt10pF
plusmnpF
C
B 01
C 025
D 05 05
F 1 1
G 2 2
H 25
J 5
K 10
M 20
P -0
+100
R -20 +30
S -20 +50
Z -20 +80
En general se utilizaran las letras p n
LA BOBINA
Son componentes pasivos de dos terminales que generan un flujo magneacutetico cuando se hacen circular por ellas una corriente eleacutectrica Se fabrican arrollando un hilo conductor sobre un nuacutecleo de material ferromagneacutetico o al aire Su unidad de medida es el Henrio (H) en el Sistema Internacional pero se suelen emplear los
submuacuteltiplos
1 Bobina 2 Inductancia 3 Bobina con tomas fijas
4 Bobina con nuacutecleo ferromagneacutetico
5 Bobina con nuacutecleo de ferroxcube
6 Bobina blindada
7 Bobina electroimaacuten 8 Bobina ajustable 9 Bobina variable
Existen bobinas de diversos tipos seguacuten su nuacutecleo y seguacuten tipo de arrollamiento Su aplicacioacuten principal es como filtro en un circuito electroacutenico denominaacutendose comuacutenmente choques
CARACTERIacuteSTICAS
1 Permeabilidad magneacutetica (s una caracteriacutestica que tiene gran influencia sobre el
nuacutecleo de las bobinas respecto del valor de la inductancia de las mismas Los materiales
ferromagneacuteticos son muy sensibles a los campos magneacuteticos y producen unos valores altos
de inductancia sin embargo otros materiales presentan menos sensibilidad a los campos
magneacuteticos
El factor que determina la mayor o menor sensibilidad a esos campos magneacuteticos se llama
permeabilidad magneacutetica
Cuando este factor es grande el valor de la inductancia tambieacuten lo es
2 Factor de calidad (Q)- Relaciona la inductancia con el valor oacutehmico del hilo de la bobina
La bobina seraacute buena si la inductancia es mayor que el valor oacutehmico debido al hilo de la
misma
TIPOS DE BOBINAS
1 FIJAS
Con nuacutecleo de aire- El conductor se arrolla sobre un soporte hueco y posteriormente se
retira este quedando con un aspecto parecido al de un muelle Se utiliza en frecuencias
elevadas
Una variante de la bobina anterior se denomina solenoide y difiere en el aislamiento de las
espiras y la presencia de un soporte que no necesariamente tiene que ser ciliacutendrico Se
utiliza cuando se precisan muchas espiras Estas bobinas pueden tener tomas intermedias
en este caso se pueden considerar como 2 o maacutes bobinas arrolladas sobre un mismo soporte
y conectadas en serie Igualmente se utilizan para frecuencias elevadas
Con nuacutecleo soacutelido- Poseen valores de inductancia maacutes altos que los anteriores debido a su
nivel elevado de permeabilidad magneacutetica El nuacutecleo suele ser de un material ferromagneacutetico Los maacutes usados son la ferrita y el ferroxcube Cuando se manejan potencias considerables y las frecuencias que se desean eliminar son bajas se utilizan nuacutecleos parecidos a los de los transformadores (en fuentes de alimentacioacuten sobre todo) Asiacute nos encontraremos con las configuraciones propias de estos uacuteltimos Las secciones de los nuacutecleos pueden tener forma de EI M UI y L
Bobina de ferrita Bobina de ferrita de
nido de abeja Bobinas de ferrita
para SMD Bobinas con nuacutecleo
toroidal
Las bobinas de nido de abeja se utilizan en los circuitos sintonizadores de aparatos de radio en las gamas de onda media y larga Gracias a la forma del bobinado se consiguen altos valores inductivos en un volumen miacutenimo Las bobinas de nuacutecleo toroidal se caracterizan por que el flujo generado no se dispersa hacia el exterior ya que por su forma se crea un flujo magneacutetico cerrado dotaacutendolas de un gran rendimiento y precisioacuten La bobinas de ferrita arrolladas sobre nuacutecleo de ferrita normalmente ciliacutendricos con
aplicaciones en radio es muy interesante desde el punto de vista practico ya que permite emplear el conjunto como antena colocaacutendola directamente en el receptor
Las bobinas grabadas sobre el cobre en un circuito impreso tienen la ventaja de su miacutenimo coste pero son difiacutecilmente ajustables mediante nuacutecleo
2 VARIABLES
Tambieacuten se fabrican bobinas ajustables Normalmente la variacioacuten de inductancia se produce por desplazamiento del nuacutecleo Las bobinas blindadas pueden ser variables o fijas consisten encerrar la bobina dentro de una cubierta metaacutelica ciliacutendrica o cuadrada cuya misioacuten es limitar el flujo electromagneacutetico creado por la propia bobina y que puede afectar negativamente a los componentes cercanos a la misma
IDENTIFICACIOacuteN DE LAS BOBINAS
Las bobinas se pueden identificar mediante un coacutedigo de colores similar al de las resistencias o mediante serigrafiacutea directa Las bobinas que se pueden identificar mediante coacutedigo de colores presentan un aspecto semejante a las resistencias
Color
1ordf Cifra y 2ordf
Cifra
Multiplicador
Tolerancia
Negro
0 1 -
Marroacuten 1 10 -
Rojo 2 100 -
Naranja 3 1000 3
Amarillo 4 - -
Verde 5 - -
Azul 6 - -
Violeta 7 - -
Gris 8 - -
Blanco 9 - -
Oro - 01 5
Plata - 001 10
Ninguno - - 20
El valor nominal de las bobinas viene marcado en microhenrios (
RESISTENCIAS DEPENDIENTES DE LA LUZ
1 LDR (LIGHT DEPENDENT RESISTOR)
RESISTENCIAS DEPENDIENTES DE LA TEMPERATURA
2 NTC (NEGATIVE TEMPERATURE COEFFICIENT)
3 PTC (POSITIVE TEMPERATURE COEFFICIENT)
RESISTENCIAS DEPENDIENTES DE LA TENSIOacuteN
4 VDR (VOLTAGE DEPENDENT RESISTOR)
1 LDR
La resistencia de este tipos de componentes varia en funcioacuten de la luz que recibe en su superficie Asiacute cuando estaacuten en oscuridad su resistencia es alta y cuando reciben luz su resistencia disminuye considerablemente Los materiales que intervienen en su construccioacuten son Sulfuro de Cadmio utilizado como elemento sensible a las radiaciones visibles y sulfuro de plomo se emplean en las LDR que trabajan en el margen de las radiaciones infrarrojas Estos materiales se colocan en encapsulados de vidrio o resina Su uso maacutes comuacuten se encuentra en apertura y cierre de puertas movimiento y paro de cintas trasportadoras ascensores contadores alarmas control de iluminacioacuten
Siacutembolos de la LDR Aspecto fiacutesico real de las fotoceacutelulas o LDR
Las caracteriacutesticas teacutecnicas se estudian teniendo en cuenta la variacioacuten de su resistencia en funcioacuten de la luz que reciben en su superficie en lux
EL DIODO
Las propiedades de los materiales semiconductores se conociacutean en 1874 cuando se observoacute la conduccioacuten en un sentido en cristales de sulfuro 25 antildeos maacutes tarde se empleoacute el rectificador de cristales de galena para la deteccioacuten de ondas Durante la Segunda Guerra Mundial se desarrolloacute el primer dispositivo con las propiedades que hoy conocemos el diodo de germanio
DI
RE
CT
El
diod
o
con
duc
POLARIZACIOacuteN
CIRCUITO
CARACTERIacuteSTICAS
A
el
aacuteno
do
se
con
ecta
al
posi
tivo
de
la
bate
riacutea
y el
caacuteto
do
al
neg
ativ
o
e
con
una
caiacuted
a de
tens
ioacuten
de
06
a
07
V
El
valo
r de
la
resi
sten
cia
inte
rna
seri
a
muy
bajo
Se
co
mp
ort
a
co
mo
un
int
err
upt
or
cer
rad
o
INVERSA
el aacutenodo se conecta al negativo y
el caacutetodo
al positivo de la bateriacutea
El diodo no conduce y toda la
tensioacuten de la pila cae sobre el
Puede existir una corriente de fuga
del orden de uA
El valor de la resistencia interna
seriacutea muy alto
Se comporta como un interruptor
abierto
SIMBOLOGIacuteA
Diodo rectificador Diodo Schottky Diodo zener
Diodo varicap Diodo Pin Diodo tuacutenel Diodo LED
Fotodiodo Puente rectificador
CARACTERISTICAS TECNICAS
Como todos los componentes electroacutenicos los diodos poseen propiedades que les diferencia de los demaacutes semiconductores Es necesario conocer estas pues los libros de caracteriacutesticas y las necesidades de disentildeo asiacute lo requieren En estos apuntes apareceraacuten las maacutes importantes desde el punto de vista practico
Valores nominales de tensioacuten
VF = Tensioacuten directa en los extremos del diodo en conduccioacuten
VR = Tensioacuten inversa en los extremos del diodo en polarizacioacuten inversa
VRS
M = Tensioacuten inversa de pico no repetitiva
VRR
M = Tensioacuten inversa de pico repetitiva
VRWM = Tensioacuten inversa de cresta de funcionamiento
Valores nominales de corriente
IF = Corriente directa
IR = Corriente inversa
IFAV = Valor medio de la forma de onda de la corriente durante un periodo
IFRM
S = Corriente eficaz en estado de conduc
cioacuten Es la maacutexima corriente eficaz que el diodo es capaz de soportar
IFSM = Corriente directa de pico (inicial) no repetitiva
AV= Average(promedio) RMS= Root Mean Square (raiacutez de la media cuadraacutetica)
Valores nominales de temperatura
Tstg = Indica los valores maacuteximos y miacutenimos de la temperatura
de almacenamiento
Tj = Valor maacuteximo de la temperatura que soporta la unioacuten de los semiconductores Si quieres ver la curva caracteriacutestica del diodo pulsa aquiacute
TIPOS DE DIODOS-
DIODOS METAL-SEMICONDUCTOR- Los maacutes antiguos son los de germanio con punta de tungsteno o de oro Su aplicacioacuten maacutes
importante se encuentra en HF VHF y UHF Tambieacuten se utilizan como detectores en los receptores de modulacioacuten de frecuencia Por el tipo de unioacuten que tiene posee una capacidad muy baja asiacute
como una resistencia interna en conduccioacuten que produce una tensioacuten maacutexima de 02 a 03v El diodo Schottky son un tipo de diodo cuya construccioacuten se basa en la unioacuten metal conductor
con algunas diferencias respecto del anterior Fue desarrollado por la Hewlett-Packard en USA a principios de la deacutecada de los 70 La conexioacuten se establece entre un metal y un material semicond
uctor con gran concentracioacuten de impurezas de forma que solo existiraacute un movimiento de electrones ya que son los uacutenicos portadores mayoritarios en ambos materiales Al igual que el de germanio y por
la misma razoacuten la tensioacuten de umbral cuando alcanza la conduccioacuten es de 02 a 03v Igualmente tienen una respuesta notable a altas frecuencias encontrando en este campo sus aplicacione
s maacutes frecuentes Un inconveniente de esto tipo de diodos se refiere a la poca intensidad que es capaz de soportar entre sus extremos El encapsulado de estos diodos es en forma de cilindro de
plaacutestico o de vidrio De configuracioacuten axial Sobre el cuerpo se marca el caacutetodo mediante un anillo serigrafiado
Diodo de punta de germanio Diodo Schottky
DIODOS RECTIFICADORES- Su construccioacuten estaacute basada en la
unioacuten PN siendo su principal aplicacioacuten como rectificadores Este tipo de diodos (normalmente de silicio) soportan elevadas temperaturas (hasta 200ordmC en la unioacuten) siendo su resistencia muy baja y
la corriente en tensioacuten inversa muy pequentildea Gracias a esto se pueden construir diodos de pequentildeas dimensiones para potencias relativamente grandes desbancando asiacute a los diodos termoi
oacutenicos desde hace tiempo Sus aplicaciones van desde elemento indispensable en fuentes de alimentacioacuten como en televisioacuten aparatos de rayos X y microscopios electroacutenicos donde deben rect
ificar tensiones altiacutesimas En fuentes de alimentacioacuten se utilizan los diodos formando configuracioacuten en puente (con cuatro diodos en sistemas monofaacutesicos) o utilizando los puentes integrados que
a tal efecto se fabrican y que simplifican en gran medida el proceso de disentildeo de una placa de circuito impreso Los distintos encapsulados de estos diodos dependen del nivel de potencia que tengan
que disipar Hasta 1w se emplean encapsulados de plaacutestico Por encima de este valor el encapsulado es metaacutelico y en potencias maacutes elevadas es necesario que el encapsulado tenga previsto una
rosca para fijar este a un radiador y asiacute ayudar al diodo a disipar el calor producido por esas altas corrientes Igual le pasa a los puentes de diodos integrados
DIODO RECTIFICADOR COMO
ELEMENTO DE PROTECCION- La desactivacioacuten de un releacute provoca una corriente de descarga de la bobina en sentido inverso que pone en peligro el elemento electroacutenico utilizado para su acti
vacioacuten Un diodo polarizado inversamente cortocircuita dicha corriente y elimina el problema El inconveniente que presenta es que la descarga de la bobina es maacutes lenta asiacute que la frecuencia a la
que puede ser activado el releacute es maacutes baja Se le llama comuacutenmente diodo volante
DIODO RECTIFICADOR COMO ELEMENTO DE PROTECCION DE UN DIODO LED EN ALTERNA- El dio
do LED cuando se polariza en ca directamente conduce y la tensioacuten cae sobre la resistencia limitadora sin embargo cuando se polariza inversamente toda la tensioacuten se encuentra en los extr
emos del diodo lo que puede destruirlo
DIODOS ZENER- Se emplean para producir entre sus extremos una tensioacuten constante e independiente de la corriente que las atraviesa seguacuten sus
especificaciones Para conseguir esto se aprovecha la propiedad que tiene la unioacuten PN cuando se polariza inversamente al llegar a la tensioacuten de ruptura (tensioacuten de zener) pues la intensidad invers
a del diodo sufre un aumento brusco Para evitar la destruccioacuten del diodo por la avalancha producida por el aumento de la intensidad se le pone en serie una resistencia que limita dicha
corriente Se producen desde 33v y con una potencia miacutenima de 250mW Los encapsulados pueden ser de plaacutestico o metaacutelico seguacuten la potencia que tenga que disipar Si quieres ver la curva caract
eriacutestica de un diodo zener pulsa aquiacute
DIODOS LED ( Light Emitting Diode)-Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodo rectificador sin embargo su tensioacuten de umbral se encuentra entre 13 y 4v dependiendo del color del diodo
Color Tensioacuten en directo
Infrarrojo 13v
Rojo
17v
Naranja
20v
Amarillo
25v
Verde
25v
Azul
40v
El conocimiento de esta tensioacuten es fundamental para el disentildeo del circuito en el que sea necesaria su presencia pues normalmente se le coloca en serie una resistencia que limita la intensidad que circularaacute por el Cuando se polariza directamente se comporta como una lamparita que emite una luz cuyo color depende de los materiales con los que se fabrica Cuando se polariza inversamente no se enciende y ademaacutes no deja circular la corriente La intensidad miacutenima para que un diodo LED emita luz visible es de 4mA y por precaucioacuten como maacuteximo debe aplicarse 50mA Para identificar los terminales del diodo LED observaremos como el caacutetodo seraacute el terminal maacutes corto siendo el maacutes largo el aacutenodo Ademaacutes en el encapsulado normalmente de plaacutestico se observa un chaflaacuten en el lado en el que se encuentra el caacutetodo Se utilizan como sentildeal visual y en el caso de los infrarrojos en los mandos a distancia Se fabrican algunos LEDs especiales LED bicolor- Estaacuten formados por dos diodos conectados en paralelo e inverso Se suele utilizar en la deteccioacuten de polaridad LED tricolor- Formado por dos diodos LED (verde y rojo) montado con el caacutetodo comuacuten El terminal maacutes corto es el aacutenodo rojo el del centro es el caacutetodo comuacuten y el tercero es el aacutenodo verde Display- Es una combinacioacuten de diodos LED que permiten visualizar letras y nuacutemeros Se
denominan comuacutenmente displays de 7 segmentos Se fabrican en dos configuraciones aacutenodo comuacuten y caacutetodo comuacuten
Estructura de un LED
bicolor
Estructura de un LED
tricolor
Display
Display
de caacutetodo comuacuten
Display
de aacutenodo comuacuten
Disposicioacuten de los pines en un display
FOTODIODO- Son dispositivos semiconductores construidos con una unioacuten PN sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja Para que su funcionamiento sea correcto se polarizaraacuten inversamente con lo que produciraacuten una cierta circulacioacuten de corriente cuando sean excitados por la luz Debido a su construccioacuten se comportan como ceacutelulas fotovoltaicas es decir en ausencia de tensioacuten exterior generan una tensioacuten muy pequentildea con el positivo en el aacutenodo y el negativo en el caacutetodo Tienen una velocidad de respuesta a los cambios bruscos de luminosidad mayores a las ceacutelulas fotoeleacutectricas Actualmente y en muchos circuitos estaacutes uacuteltimas se estaacuten sustituyendo por ellos debido a la ventaja anteriormente citada
DIODO DE CAPACIDAD VARIABLE (VARICAP)- Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unioacuten PN varia en funcioacuten de la tensioacuten inversa aplicada entre sus extremos Al aumentar dicha tensioacuten aumenta la anchura de esa barrera disminuyendo asiacute la capacidad del diodo De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensioacuten Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500pF La tensioacuten inversa miacutenima tiene que ser de 1v La aplicacioacuten de estos diodos se encuentra en la sintoniacutea de TV modulacioacuten de frecuencia en transmisiones de FM y radio sobre todo
En esta tabla no estaacuten todos los encapsulados en los que se fabrican los diodos pero si estaacuten los maacutes importantes
DO-5
DO-35
DO-41
TO-220AC
TO-3
PWRTAB PWRTABS SOT-223
SMA
SMB
SMC
D618s
l
D2pak
Dpak
TO-200AB
TO-200AC
Puentes rectificadores
B380C1000G(GS)
KBPC(D46)
KBB(D37)
GBL
GBU (IR) IN LINE
5S2(FAGOR)
GBPC(D34) (IR)
POWER-L(FAGOR)
MB(D34) POWER (FAGOR)
MT(D63)
DF8(D71) DF(D70)
Todos los semiconductores tienen serigrafiados nuacutemeros y letras que especifican y describen de que tipo de dispositivo se trata Existen varias nomenclaturas o coacutedigos que pretenden
darnos esta preciada informacioacuten De todas destacan tres PROELECTRON (Europea) que consta de dos letras y tres cifras para los componentes utilizados en radio televisioacuten y audio o de tres letras y dos nuacutemeros para dispositivos industriales La primera letra precisa el material del que estaacute hecho el dispositivo y la segunda letra el tipo de componente El resto del coacutedigo nuacutemeros generalmente indica la aplicacioacuten general a la que se aplica Para la identificacioacuten de
estos dispositivos se utiliza la tabla que sigue a continuacioacuten
La primera
letra
indi
ca el
materia
l se
miconductor utilizado en la
construccioacuten del dispositivo
A Germanio
B Silicio
C Arseniuro de
Galio
D
Antimoniur
o de Indio
R Material de otro tipo
La segunda letra
indica la
constr
uccioacuten y
utilizacioacuten principal del dispositivo
A Diodo de sentildeal (diodo detector de conmutacioacuten a alta velocidad mezclador)
B Diodo de capacidad variable
(varicap)
C Transistor para
aplicacioacuten en baja
frecuencia
D Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
baja
frec
uen
cia
E Dio
do
tuacutene
l
F
Tra
nsis
tor
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
L Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
P Dis
posi
tivo
sens
ible
a
las
radi
acio
nes
R Dis
posi
tivo
de
con
mut
acioacute
n o
de
cont
rol
gob
ern
ado
eleacutec
tric
ame
nte
y
teni
end
o un
efec
to
de
rupt
ura
(tiri
stor
)
S Tra
nsis
tor
de
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
T Dispositivo de potencia
para
conmutacioacuten o
control gobernado eleacutectricamente y
teniend
o un efecto de
rupt
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS GENERALES
Capacidad nominal- Es el valor teoacuterico esperado al acabar el proceso de fabricacioacuten Se marca en el cuerpo del componente mediante un coacutedigo de colores o directamente con su valor numeacuterico
Tolerancia- Diferencia entre las desviaciones de capacidad superiores o inferiores seguacuten el fabricante
Tensioacuten nominal- Es la tensioacuten que el condensador puede soportar de una manera continua sin sufrir deterioro
CLASIFICACIOacuteN
Condensadores fijos
Son componentes pasivos de dos terminales Se clasifican en funcioacuten del material dieleacutectrico y su forma Pueden ser de papel de plaacutestico ceraacutemico electroliacutetico de mica de taacutentalo de vidrio de polieacutester Estos son los maacutes utilizados A continuacioacuten se describiraacute sin profundizar las diferencias entre unos y otros asiacute como sus aplicaciones maacutes usuales
De papel- El dieleacutectrico es de celulosa impregnada con resinas o parafinas Destaca su reducido volumen y gran estabilidad frente a cambios de temperatura Tienen la propiedad de autorregeneracioacuten en caso de perforacioacuten Las armaduras son de aluminio Se fabrican en capacidades comprendidas entre 1uF y 480uF con tensiones entre 450v y 28Kv Se emplean en electroacutenica de potencia y energiacutea para acoplamiento proteccioacuten de impulsos y aplanamiento de ondulaciones en frecuencias no superiores a 50Hz
Condensador de papel Condensador de plaacutestico bobinado 1 y 2 son las dos hojas de plaacutestico y a y b son dos hojas
de aluminio enrolladas conjuntamente
De plaacutestico- Sus caracteriacutesticas maacutes importantes son gran resistencia de aislamiento (lo cual permite conservar la carga gran tiempo) volumen reducido y excelente comportamiento a la humedad y a las variaciones de temperatura ademaacutes tienen la propiedad de autorregeneracioacuten en caso de perforacioacuten en menos de 10s Los materiales maacutes utilizados son poliestireno (styroflex) poliester (mylar) policarbonato (Macrofol) y politetrafluoretileno (tefloacuten) Se fabrican en forma de bobinas o multicapas
Tambieacuten se conocen como MK Se fabrican de 1nF a 100
Ceraacutemico- Los materiales ceraacutemicos son buenos aislantes teacutermicos y eleacutectricos El proceso de fabricacioacuten consiste baacutesicamente en la metalizacioacuten de las dos caras del material ceraacutemico Se fabrican de 1pF a 1nF (grupo I) y de 1pF a 470nF (grupo II) con tensiones comprendidas entre 3 y 10000v Su identificacioacuten se realiza mediante coacutedigo alfanumeacuterico Se utilizan en circuitos que necesitan alta estabilidad y bajas peacuterdidas en altas frecuencias
Condensador ceraacutemico de disco Condensador ceraacutemico de placa
Electroliacutetico- Permiten obtener capacidades elevadas en espacios reducidos Actualmente existen dos tipos los de aluminio y los de taacutentalo El fundamento es el mismo se trata de depositar mediante electrolisis una fina capa aislante Los condensadores electroliacuteticos deben conectarse respetando su polaridad que viene indicada en sus terminales pues de lo contrario se destruiriacutea
Siacutembolo de un condensador electroliacutetico y de taacutentalo
Condensador electroliacutetico
Condensador de taacutentalo
De mica- Son condensadores estables que pueden soportar tensiones altas ya que la rigidez dieleacutectrica que presenta es muy elevada Sobre todo se emplean en circuitos de alta frecuencia Se utilizan en gamas de capacidades comprendidas entre 5pf y 100000pF La gama de tensiones para las que se fabrican suelen ser altas (hasta 7500v) Se estaacuten sustituyendo por los de vidrio de parecidas propiedades y maacutes barato
Condensadores variables
Constan de un grupo de armaduras moacuteviles de tal forma que al girar sobre un eje se aumenta o reduce la superficie de las armaduras metaacutelicas enfrentadas variaacutendose con ello la capacidad El dieleacutectrico empleado suele ser el aire aunque tambieacuten se incluye mica o plaacutestico
Condensadores ajustables
Denominados tambieacuten trimmers los tipos maacutes utilizados son los de mica aire y ceraacutemica
COacuteDIGOS DE IDENTIFICACIOacuteN DE CONDENSADORES
Coacutedigo de colores para condensadores
A B C D
COLOR 1ordf Cifra 2ordf Cifra Multiplicador Clt10pF
plusmnpF C10pF
plusmn
Negro 0 0 - 2 20
Marroacuten 1 1 0 01 1
Rojo 2 2 00 - 2
Naranja 3 3 000 - 3
Amarillo 4 4 0000 - -
Verde 5 5 00000 05 5
Azul 6 6 - - -
Violeta 7 7 0001 - -
Gris 8 8 001 025 -
Blanco 9 9 01 1 10
Oro - - - - -
Azul oscuro - - - - -
Tolerancia
Letra Clt10pF
plusmnpF
C
B 01
C 025
D 05 05
F 1 1
G 2 2
H 25
J 5
K 10
M 20
P -0
+100
R -20 +30
S -20 +50
Z -20 +80
En general se utilizaran las letras p n
LA BOBINA
Son componentes pasivos de dos terminales que generan un flujo magneacutetico cuando se hacen circular por ellas una corriente eleacutectrica Se fabrican arrollando un hilo conductor sobre un nuacutecleo de material ferromagneacutetico o al aire Su unidad de medida es el Henrio (H) en el Sistema Internacional pero se suelen emplear los
submuacuteltiplos
1 Bobina 2 Inductancia 3 Bobina con tomas fijas
4 Bobina con nuacutecleo ferromagneacutetico
5 Bobina con nuacutecleo de ferroxcube
6 Bobina blindada
7 Bobina electroimaacuten 8 Bobina ajustable 9 Bobina variable
Existen bobinas de diversos tipos seguacuten su nuacutecleo y seguacuten tipo de arrollamiento Su aplicacioacuten principal es como filtro en un circuito electroacutenico denominaacutendose comuacutenmente choques
CARACTERIacuteSTICAS
1 Permeabilidad magneacutetica (s una caracteriacutestica que tiene gran influencia sobre el
nuacutecleo de las bobinas respecto del valor de la inductancia de las mismas Los materiales
ferromagneacuteticos son muy sensibles a los campos magneacuteticos y producen unos valores altos
de inductancia sin embargo otros materiales presentan menos sensibilidad a los campos
magneacuteticos
El factor que determina la mayor o menor sensibilidad a esos campos magneacuteticos se llama
permeabilidad magneacutetica
Cuando este factor es grande el valor de la inductancia tambieacuten lo es
2 Factor de calidad (Q)- Relaciona la inductancia con el valor oacutehmico del hilo de la bobina
La bobina seraacute buena si la inductancia es mayor que el valor oacutehmico debido al hilo de la
misma
TIPOS DE BOBINAS
1 FIJAS
Con nuacutecleo de aire- El conductor se arrolla sobre un soporte hueco y posteriormente se
retira este quedando con un aspecto parecido al de un muelle Se utiliza en frecuencias
elevadas
Una variante de la bobina anterior se denomina solenoide y difiere en el aislamiento de las
espiras y la presencia de un soporte que no necesariamente tiene que ser ciliacutendrico Se
utiliza cuando se precisan muchas espiras Estas bobinas pueden tener tomas intermedias
en este caso se pueden considerar como 2 o maacutes bobinas arrolladas sobre un mismo soporte
y conectadas en serie Igualmente se utilizan para frecuencias elevadas
Con nuacutecleo soacutelido- Poseen valores de inductancia maacutes altos que los anteriores debido a su
nivel elevado de permeabilidad magneacutetica El nuacutecleo suele ser de un material ferromagneacutetico Los maacutes usados son la ferrita y el ferroxcube Cuando se manejan potencias considerables y las frecuencias que se desean eliminar son bajas se utilizan nuacutecleos parecidos a los de los transformadores (en fuentes de alimentacioacuten sobre todo) Asiacute nos encontraremos con las configuraciones propias de estos uacuteltimos Las secciones de los nuacutecleos pueden tener forma de EI M UI y L
Bobina de ferrita Bobina de ferrita de
nido de abeja Bobinas de ferrita
para SMD Bobinas con nuacutecleo
toroidal
Las bobinas de nido de abeja se utilizan en los circuitos sintonizadores de aparatos de radio en las gamas de onda media y larga Gracias a la forma del bobinado se consiguen altos valores inductivos en un volumen miacutenimo Las bobinas de nuacutecleo toroidal se caracterizan por que el flujo generado no se dispersa hacia el exterior ya que por su forma se crea un flujo magneacutetico cerrado dotaacutendolas de un gran rendimiento y precisioacuten La bobinas de ferrita arrolladas sobre nuacutecleo de ferrita normalmente ciliacutendricos con
aplicaciones en radio es muy interesante desde el punto de vista practico ya que permite emplear el conjunto como antena colocaacutendola directamente en el receptor
Las bobinas grabadas sobre el cobre en un circuito impreso tienen la ventaja de su miacutenimo coste pero son difiacutecilmente ajustables mediante nuacutecleo
2 VARIABLES
Tambieacuten se fabrican bobinas ajustables Normalmente la variacioacuten de inductancia se produce por desplazamiento del nuacutecleo Las bobinas blindadas pueden ser variables o fijas consisten encerrar la bobina dentro de una cubierta metaacutelica ciliacutendrica o cuadrada cuya misioacuten es limitar el flujo electromagneacutetico creado por la propia bobina y que puede afectar negativamente a los componentes cercanos a la misma
IDENTIFICACIOacuteN DE LAS BOBINAS
Las bobinas se pueden identificar mediante un coacutedigo de colores similar al de las resistencias o mediante serigrafiacutea directa Las bobinas que se pueden identificar mediante coacutedigo de colores presentan un aspecto semejante a las resistencias
Color
1ordf Cifra y 2ordf
Cifra
Multiplicador
Tolerancia
Negro
0 1 -
Marroacuten 1 10 -
Rojo 2 100 -
Naranja 3 1000 3
Amarillo 4 - -
Verde 5 - -
Azul 6 - -
Violeta 7 - -
Gris 8 - -
Blanco 9 - -
Oro - 01 5
Plata - 001 10
Ninguno - - 20
El valor nominal de las bobinas viene marcado en microhenrios (
RESISTENCIAS DEPENDIENTES DE LA LUZ
1 LDR (LIGHT DEPENDENT RESISTOR)
RESISTENCIAS DEPENDIENTES DE LA TEMPERATURA
2 NTC (NEGATIVE TEMPERATURE COEFFICIENT)
3 PTC (POSITIVE TEMPERATURE COEFFICIENT)
RESISTENCIAS DEPENDIENTES DE LA TENSIOacuteN
4 VDR (VOLTAGE DEPENDENT RESISTOR)
1 LDR
La resistencia de este tipos de componentes varia en funcioacuten de la luz que recibe en su superficie Asiacute cuando estaacuten en oscuridad su resistencia es alta y cuando reciben luz su resistencia disminuye considerablemente Los materiales que intervienen en su construccioacuten son Sulfuro de Cadmio utilizado como elemento sensible a las radiaciones visibles y sulfuro de plomo se emplean en las LDR que trabajan en el margen de las radiaciones infrarrojas Estos materiales se colocan en encapsulados de vidrio o resina Su uso maacutes comuacuten se encuentra en apertura y cierre de puertas movimiento y paro de cintas trasportadoras ascensores contadores alarmas control de iluminacioacuten
Siacutembolos de la LDR Aspecto fiacutesico real de las fotoceacutelulas o LDR
Las caracteriacutesticas teacutecnicas se estudian teniendo en cuenta la variacioacuten de su resistencia en funcioacuten de la luz que reciben en su superficie en lux
EL DIODO
Las propiedades de los materiales semiconductores se conociacutean en 1874 cuando se observoacute la conduccioacuten en un sentido en cristales de sulfuro 25 antildeos maacutes tarde se empleoacute el rectificador de cristales de galena para la deteccioacuten de ondas Durante la Segunda Guerra Mundial se desarrolloacute el primer dispositivo con las propiedades que hoy conocemos el diodo de germanio
DI
RE
CT
El
diod
o
con
duc
POLARIZACIOacuteN
CIRCUITO
CARACTERIacuteSTICAS
A
el
aacuteno
do
se
con
ecta
al
posi
tivo
de
la
bate
riacutea
y el
caacuteto
do
al
neg
ativ
o
e
con
una
caiacuted
a de
tens
ioacuten
de
06
a
07
V
El
valo
r de
la
resi
sten
cia
inte
rna
seri
a
muy
bajo
Se
co
mp
ort
a
co
mo
un
int
err
upt
or
cer
rad
o
INVERSA
el aacutenodo se conecta al negativo y
el caacutetodo
al positivo de la bateriacutea
El diodo no conduce y toda la
tensioacuten de la pila cae sobre el
Puede existir una corriente de fuga
del orden de uA
El valor de la resistencia interna
seriacutea muy alto
Se comporta como un interruptor
abierto
SIMBOLOGIacuteA
Diodo rectificador Diodo Schottky Diodo zener
Diodo varicap Diodo Pin Diodo tuacutenel Diodo LED
Fotodiodo Puente rectificador
CARACTERISTICAS TECNICAS
Como todos los componentes electroacutenicos los diodos poseen propiedades que les diferencia de los demaacutes semiconductores Es necesario conocer estas pues los libros de caracteriacutesticas y las necesidades de disentildeo asiacute lo requieren En estos apuntes apareceraacuten las maacutes importantes desde el punto de vista practico
Valores nominales de tensioacuten
VF = Tensioacuten directa en los extremos del diodo en conduccioacuten
VR = Tensioacuten inversa en los extremos del diodo en polarizacioacuten inversa
VRS
M = Tensioacuten inversa de pico no repetitiva
VRR
M = Tensioacuten inversa de pico repetitiva
VRWM = Tensioacuten inversa de cresta de funcionamiento
Valores nominales de corriente
IF = Corriente directa
IR = Corriente inversa
IFAV = Valor medio de la forma de onda de la corriente durante un periodo
IFRM
S = Corriente eficaz en estado de conduc
cioacuten Es la maacutexima corriente eficaz que el diodo es capaz de soportar
IFSM = Corriente directa de pico (inicial) no repetitiva
AV= Average(promedio) RMS= Root Mean Square (raiacutez de la media cuadraacutetica)
Valores nominales de temperatura
Tstg = Indica los valores maacuteximos y miacutenimos de la temperatura
de almacenamiento
Tj = Valor maacuteximo de la temperatura que soporta la unioacuten de los semiconductores Si quieres ver la curva caracteriacutestica del diodo pulsa aquiacute
TIPOS DE DIODOS-
DIODOS METAL-SEMICONDUCTOR- Los maacutes antiguos son los de germanio con punta de tungsteno o de oro Su aplicacioacuten maacutes
importante se encuentra en HF VHF y UHF Tambieacuten se utilizan como detectores en los receptores de modulacioacuten de frecuencia Por el tipo de unioacuten que tiene posee una capacidad muy baja asiacute
como una resistencia interna en conduccioacuten que produce una tensioacuten maacutexima de 02 a 03v El diodo Schottky son un tipo de diodo cuya construccioacuten se basa en la unioacuten metal conductor
con algunas diferencias respecto del anterior Fue desarrollado por la Hewlett-Packard en USA a principios de la deacutecada de los 70 La conexioacuten se establece entre un metal y un material semicond
uctor con gran concentracioacuten de impurezas de forma que solo existiraacute un movimiento de electrones ya que son los uacutenicos portadores mayoritarios en ambos materiales Al igual que el de germanio y por
la misma razoacuten la tensioacuten de umbral cuando alcanza la conduccioacuten es de 02 a 03v Igualmente tienen una respuesta notable a altas frecuencias encontrando en este campo sus aplicacione
s maacutes frecuentes Un inconveniente de esto tipo de diodos se refiere a la poca intensidad que es capaz de soportar entre sus extremos El encapsulado de estos diodos es en forma de cilindro de
plaacutestico o de vidrio De configuracioacuten axial Sobre el cuerpo se marca el caacutetodo mediante un anillo serigrafiado
Diodo de punta de germanio Diodo Schottky
DIODOS RECTIFICADORES- Su construccioacuten estaacute basada en la
unioacuten PN siendo su principal aplicacioacuten como rectificadores Este tipo de diodos (normalmente de silicio) soportan elevadas temperaturas (hasta 200ordmC en la unioacuten) siendo su resistencia muy baja y
la corriente en tensioacuten inversa muy pequentildea Gracias a esto se pueden construir diodos de pequentildeas dimensiones para potencias relativamente grandes desbancando asiacute a los diodos termoi
oacutenicos desde hace tiempo Sus aplicaciones van desde elemento indispensable en fuentes de alimentacioacuten como en televisioacuten aparatos de rayos X y microscopios electroacutenicos donde deben rect
ificar tensiones altiacutesimas En fuentes de alimentacioacuten se utilizan los diodos formando configuracioacuten en puente (con cuatro diodos en sistemas monofaacutesicos) o utilizando los puentes integrados que
a tal efecto se fabrican y que simplifican en gran medida el proceso de disentildeo de una placa de circuito impreso Los distintos encapsulados de estos diodos dependen del nivel de potencia que tengan
que disipar Hasta 1w se emplean encapsulados de plaacutestico Por encima de este valor el encapsulado es metaacutelico y en potencias maacutes elevadas es necesario que el encapsulado tenga previsto una
rosca para fijar este a un radiador y asiacute ayudar al diodo a disipar el calor producido por esas altas corrientes Igual le pasa a los puentes de diodos integrados
DIODO RECTIFICADOR COMO
ELEMENTO DE PROTECCION- La desactivacioacuten de un releacute provoca una corriente de descarga de la bobina en sentido inverso que pone en peligro el elemento electroacutenico utilizado para su acti
vacioacuten Un diodo polarizado inversamente cortocircuita dicha corriente y elimina el problema El inconveniente que presenta es que la descarga de la bobina es maacutes lenta asiacute que la frecuencia a la
que puede ser activado el releacute es maacutes baja Se le llama comuacutenmente diodo volante
DIODO RECTIFICADOR COMO ELEMENTO DE PROTECCION DE UN DIODO LED EN ALTERNA- El dio
do LED cuando se polariza en ca directamente conduce y la tensioacuten cae sobre la resistencia limitadora sin embargo cuando se polariza inversamente toda la tensioacuten se encuentra en los extr
emos del diodo lo que puede destruirlo
DIODOS ZENER- Se emplean para producir entre sus extremos una tensioacuten constante e independiente de la corriente que las atraviesa seguacuten sus
especificaciones Para conseguir esto se aprovecha la propiedad que tiene la unioacuten PN cuando se polariza inversamente al llegar a la tensioacuten de ruptura (tensioacuten de zener) pues la intensidad invers
a del diodo sufre un aumento brusco Para evitar la destruccioacuten del diodo por la avalancha producida por el aumento de la intensidad se le pone en serie una resistencia que limita dicha
corriente Se producen desde 33v y con una potencia miacutenima de 250mW Los encapsulados pueden ser de plaacutestico o metaacutelico seguacuten la potencia que tenga que disipar Si quieres ver la curva caract
eriacutestica de un diodo zener pulsa aquiacute
DIODOS LED ( Light Emitting Diode)-Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodo rectificador sin embargo su tensioacuten de umbral se encuentra entre 13 y 4v dependiendo del color del diodo
Color Tensioacuten en directo
Infrarrojo 13v
Rojo
17v
Naranja
20v
Amarillo
25v
Verde
25v
Azul
40v
El conocimiento de esta tensioacuten es fundamental para el disentildeo del circuito en el que sea necesaria su presencia pues normalmente se le coloca en serie una resistencia que limita la intensidad que circularaacute por el Cuando se polariza directamente se comporta como una lamparita que emite una luz cuyo color depende de los materiales con los que se fabrica Cuando se polariza inversamente no se enciende y ademaacutes no deja circular la corriente La intensidad miacutenima para que un diodo LED emita luz visible es de 4mA y por precaucioacuten como maacuteximo debe aplicarse 50mA Para identificar los terminales del diodo LED observaremos como el caacutetodo seraacute el terminal maacutes corto siendo el maacutes largo el aacutenodo Ademaacutes en el encapsulado normalmente de plaacutestico se observa un chaflaacuten en el lado en el que se encuentra el caacutetodo Se utilizan como sentildeal visual y en el caso de los infrarrojos en los mandos a distancia Se fabrican algunos LEDs especiales LED bicolor- Estaacuten formados por dos diodos conectados en paralelo e inverso Se suele utilizar en la deteccioacuten de polaridad LED tricolor- Formado por dos diodos LED (verde y rojo) montado con el caacutetodo comuacuten El terminal maacutes corto es el aacutenodo rojo el del centro es el caacutetodo comuacuten y el tercero es el aacutenodo verde Display- Es una combinacioacuten de diodos LED que permiten visualizar letras y nuacutemeros Se
denominan comuacutenmente displays de 7 segmentos Se fabrican en dos configuraciones aacutenodo comuacuten y caacutetodo comuacuten
Estructura de un LED
bicolor
Estructura de un LED
tricolor
Display
Display
de caacutetodo comuacuten
Display
de aacutenodo comuacuten
Disposicioacuten de los pines en un display
FOTODIODO- Son dispositivos semiconductores construidos con una unioacuten PN sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja Para que su funcionamiento sea correcto se polarizaraacuten inversamente con lo que produciraacuten una cierta circulacioacuten de corriente cuando sean excitados por la luz Debido a su construccioacuten se comportan como ceacutelulas fotovoltaicas es decir en ausencia de tensioacuten exterior generan una tensioacuten muy pequentildea con el positivo en el aacutenodo y el negativo en el caacutetodo Tienen una velocidad de respuesta a los cambios bruscos de luminosidad mayores a las ceacutelulas fotoeleacutectricas Actualmente y en muchos circuitos estaacutes uacuteltimas se estaacuten sustituyendo por ellos debido a la ventaja anteriormente citada
DIODO DE CAPACIDAD VARIABLE (VARICAP)- Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unioacuten PN varia en funcioacuten de la tensioacuten inversa aplicada entre sus extremos Al aumentar dicha tensioacuten aumenta la anchura de esa barrera disminuyendo asiacute la capacidad del diodo De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensioacuten Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500pF La tensioacuten inversa miacutenima tiene que ser de 1v La aplicacioacuten de estos diodos se encuentra en la sintoniacutea de TV modulacioacuten de frecuencia en transmisiones de FM y radio sobre todo
En esta tabla no estaacuten todos los encapsulados en los que se fabrican los diodos pero si estaacuten los maacutes importantes
DO-5
DO-35
DO-41
TO-220AC
TO-3
PWRTAB PWRTABS SOT-223
SMA
SMB
SMC
D618s
l
D2pak
Dpak
TO-200AB
TO-200AC
Puentes rectificadores
B380C1000G(GS)
KBPC(D46)
KBB(D37)
GBL
GBU (IR) IN LINE
5S2(FAGOR)
GBPC(D34) (IR)
POWER-L(FAGOR)
MB(D34) POWER (FAGOR)
MT(D63)
DF8(D71) DF(D70)
Todos los semiconductores tienen serigrafiados nuacutemeros y letras que especifican y describen de que tipo de dispositivo se trata Existen varias nomenclaturas o coacutedigos que pretenden
darnos esta preciada informacioacuten De todas destacan tres PROELECTRON (Europea) que consta de dos letras y tres cifras para los componentes utilizados en radio televisioacuten y audio o de tres letras y dos nuacutemeros para dispositivos industriales La primera letra precisa el material del que estaacute hecho el dispositivo y la segunda letra el tipo de componente El resto del coacutedigo nuacutemeros generalmente indica la aplicacioacuten general a la que se aplica Para la identificacioacuten de
estos dispositivos se utiliza la tabla que sigue a continuacioacuten
La primera
letra
indi
ca el
materia
l se
miconductor utilizado en la
construccioacuten del dispositivo
A Germanio
B Silicio
C Arseniuro de
Galio
D
Antimoniur
o de Indio
R Material de otro tipo
La segunda letra
indica la
constr
uccioacuten y
utilizacioacuten principal del dispositivo
A Diodo de sentildeal (diodo detector de conmutacioacuten a alta velocidad mezclador)
B Diodo de capacidad variable
(varicap)
C Transistor para
aplicacioacuten en baja
frecuencia
D Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
baja
frec
uen
cia
E Dio
do
tuacutene
l
F
Tra
nsis
tor
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
L Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
P Dis
posi
tivo
sens
ible
a
las
radi
acio
nes
R Dis
posi
tivo
de
con
mut
acioacute
n o
de
cont
rol
gob
ern
ado
eleacutec
tric
ame
nte
y
teni
end
o un
efec
to
de
rupt
ura
(tiri
stor
)
S Tra
nsis
tor
de
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
T Dispositivo de potencia
para
conmutacioacuten o
control gobernado eleacutectricamente y
teniend
o un efecto de
rupt
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
Tambieacuten se conocen como MK Se fabrican de 1nF a 100
Ceraacutemico- Los materiales ceraacutemicos son buenos aislantes teacutermicos y eleacutectricos El proceso de fabricacioacuten consiste baacutesicamente en la metalizacioacuten de las dos caras del material ceraacutemico Se fabrican de 1pF a 1nF (grupo I) y de 1pF a 470nF (grupo II) con tensiones comprendidas entre 3 y 10000v Su identificacioacuten se realiza mediante coacutedigo alfanumeacuterico Se utilizan en circuitos que necesitan alta estabilidad y bajas peacuterdidas en altas frecuencias
Condensador ceraacutemico de disco Condensador ceraacutemico de placa
Electroliacutetico- Permiten obtener capacidades elevadas en espacios reducidos Actualmente existen dos tipos los de aluminio y los de taacutentalo El fundamento es el mismo se trata de depositar mediante electrolisis una fina capa aislante Los condensadores electroliacuteticos deben conectarse respetando su polaridad que viene indicada en sus terminales pues de lo contrario se destruiriacutea
Siacutembolo de un condensador electroliacutetico y de taacutentalo
Condensador electroliacutetico
Condensador de taacutentalo
De mica- Son condensadores estables que pueden soportar tensiones altas ya que la rigidez dieleacutectrica que presenta es muy elevada Sobre todo se emplean en circuitos de alta frecuencia Se utilizan en gamas de capacidades comprendidas entre 5pf y 100000pF La gama de tensiones para las que se fabrican suelen ser altas (hasta 7500v) Se estaacuten sustituyendo por los de vidrio de parecidas propiedades y maacutes barato
Condensadores variables
Constan de un grupo de armaduras moacuteviles de tal forma que al girar sobre un eje se aumenta o reduce la superficie de las armaduras metaacutelicas enfrentadas variaacutendose con ello la capacidad El dieleacutectrico empleado suele ser el aire aunque tambieacuten se incluye mica o plaacutestico
Condensadores ajustables
Denominados tambieacuten trimmers los tipos maacutes utilizados son los de mica aire y ceraacutemica
COacuteDIGOS DE IDENTIFICACIOacuteN DE CONDENSADORES
Coacutedigo de colores para condensadores
A B C D
COLOR 1ordf Cifra 2ordf Cifra Multiplicador Clt10pF
plusmnpF C10pF
plusmn
Negro 0 0 - 2 20
Marroacuten 1 1 0 01 1
Rojo 2 2 00 - 2
Naranja 3 3 000 - 3
Amarillo 4 4 0000 - -
Verde 5 5 00000 05 5
Azul 6 6 - - -
Violeta 7 7 0001 - -
Gris 8 8 001 025 -
Blanco 9 9 01 1 10
Oro - - - - -
Azul oscuro - - - - -
Tolerancia
Letra Clt10pF
plusmnpF
C
B 01
C 025
D 05 05
F 1 1
G 2 2
H 25
J 5
K 10
M 20
P -0
+100
R -20 +30
S -20 +50
Z -20 +80
En general se utilizaran las letras p n
LA BOBINA
Son componentes pasivos de dos terminales que generan un flujo magneacutetico cuando se hacen circular por ellas una corriente eleacutectrica Se fabrican arrollando un hilo conductor sobre un nuacutecleo de material ferromagneacutetico o al aire Su unidad de medida es el Henrio (H) en el Sistema Internacional pero se suelen emplear los
submuacuteltiplos
1 Bobina 2 Inductancia 3 Bobina con tomas fijas
4 Bobina con nuacutecleo ferromagneacutetico
5 Bobina con nuacutecleo de ferroxcube
6 Bobina blindada
7 Bobina electroimaacuten 8 Bobina ajustable 9 Bobina variable
Existen bobinas de diversos tipos seguacuten su nuacutecleo y seguacuten tipo de arrollamiento Su aplicacioacuten principal es como filtro en un circuito electroacutenico denominaacutendose comuacutenmente choques
CARACTERIacuteSTICAS
1 Permeabilidad magneacutetica (s una caracteriacutestica que tiene gran influencia sobre el
nuacutecleo de las bobinas respecto del valor de la inductancia de las mismas Los materiales
ferromagneacuteticos son muy sensibles a los campos magneacuteticos y producen unos valores altos
de inductancia sin embargo otros materiales presentan menos sensibilidad a los campos
magneacuteticos
El factor que determina la mayor o menor sensibilidad a esos campos magneacuteticos se llama
permeabilidad magneacutetica
Cuando este factor es grande el valor de la inductancia tambieacuten lo es
2 Factor de calidad (Q)- Relaciona la inductancia con el valor oacutehmico del hilo de la bobina
La bobina seraacute buena si la inductancia es mayor que el valor oacutehmico debido al hilo de la
misma
TIPOS DE BOBINAS
1 FIJAS
Con nuacutecleo de aire- El conductor se arrolla sobre un soporte hueco y posteriormente se
retira este quedando con un aspecto parecido al de un muelle Se utiliza en frecuencias
elevadas
Una variante de la bobina anterior se denomina solenoide y difiere en el aislamiento de las
espiras y la presencia de un soporte que no necesariamente tiene que ser ciliacutendrico Se
utiliza cuando se precisan muchas espiras Estas bobinas pueden tener tomas intermedias
en este caso se pueden considerar como 2 o maacutes bobinas arrolladas sobre un mismo soporte
y conectadas en serie Igualmente se utilizan para frecuencias elevadas
Con nuacutecleo soacutelido- Poseen valores de inductancia maacutes altos que los anteriores debido a su
nivel elevado de permeabilidad magneacutetica El nuacutecleo suele ser de un material ferromagneacutetico Los maacutes usados son la ferrita y el ferroxcube Cuando se manejan potencias considerables y las frecuencias que se desean eliminar son bajas se utilizan nuacutecleos parecidos a los de los transformadores (en fuentes de alimentacioacuten sobre todo) Asiacute nos encontraremos con las configuraciones propias de estos uacuteltimos Las secciones de los nuacutecleos pueden tener forma de EI M UI y L
Bobina de ferrita Bobina de ferrita de
nido de abeja Bobinas de ferrita
para SMD Bobinas con nuacutecleo
toroidal
Las bobinas de nido de abeja se utilizan en los circuitos sintonizadores de aparatos de radio en las gamas de onda media y larga Gracias a la forma del bobinado se consiguen altos valores inductivos en un volumen miacutenimo Las bobinas de nuacutecleo toroidal se caracterizan por que el flujo generado no se dispersa hacia el exterior ya que por su forma se crea un flujo magneacutetico cerrado dotaacutendolas de un gran rendimiento y precisioacuten La bobinas de ferrita arrolladas sobre nuacutecleo de ferrita normalmente ciliacutendricos con
aplicaciones en radio es muy interesante desde el punto de vista practico ya que permite emplear el conjunto como antena colocaacutendola directamente en el receptor
Las bobinas grabadas sobre el cobre en un circuito impreso tienen la ventaja de su miacutenimo coste pero son difiacutecilmente ajustables mediante nuacutecleo
2 VARIABLES
Tambieacuten se fabrican bobinas ajustables Normalmente la variacioacuten de inductancia se produce por desplazamiento del nuacutecleo Las bobinas blindadas pueden ser variables o fijas consisten encerrar la bobina dentro de una cubierta metaacutelica ciliacutendrica o cuadrada cuya misioacuten es limitar el flujo electromagneacutetico creado por la propia bobina y que puede afectar negativamente a los componentes cercanos a la misma
IDENTIFICACIOacuteN DE LAS BOBINAS
Las bobinas se pueden identificar mediante un coacutedigo de colores similar al de las resistencias o mediante serigrafiacutea directa Las bobinas que se pueden identificar mediante coacutedigo de colores presentan un aspecto semejante a las resistencias
Color
1ordf Cifra y 2ordf
Cifra
Multiplicador
Tolerancia
Negro
0 1 -
Marroacuten 1 10 -
Rojo 2 100 -
Naranja 3 1000 3
Amarillo 4 - -
Verde 5 - -
Azul 6 - -
Violeta 7 - -
Gris 8 - -
Blanco 9 - -
Oro - 01 5
Plata - 001 10
Ninguno - - 20
El valor nominal de las bobinas viene marcado en microhenrios (
RESISTENCIAS DEPENDIENTES DE LA LUZ
1 LDR (LIGHT DEPENDENT RESISTOR)
RESISTENCIAS DEPENDIENTES DE LA TEMPERATURA
2 NTC (NEGATIVE TEMPERATURE COEFFICIENT)
3 PTC (POSITIVE TEMPERATURE COEFFICIENT)
RESISTENCIAS DEPENDIENTES DE LA TENSIOacuteN
4 VDR (VOLTAGE DEPENDENT RESISTOR)
1 LDR
La resistencia de este tipos de componentes varia en funcioacuten de la luz que recibe en su superficie Asiacute cuando estaacuten en oscuridad su resistencia es alta y cuando reciben luz su resistencia disminuye considerablemente Los materiales que intervienen en su construccioacuten son Sulfuro de Cadmio utilizado como elemento sensible a las radiaciones visibles y sulfuro de plomo se emplean en las LDR que trabajan en el margen de las radiaciones infrarrojas Estos materiales se colocan en encapsulados de vidrio o resina Su uso maacutes comuacuten se encuentra en apertura y cierre de puertas movimiento y paro de cintas trasportadoras ascensores contadores alarmas control de iluminacioacuten
Siacutembolos de la LDR Aspecto fiacutesico real de las fotoceacutelulas o LDR
Las caracteriacutesticas teacutecnicas se estudian teniendo en cuenta la variacioacuten de su resistencia en funcioacuten de la luz que reciben en su superficie en lux
EL DIODO
Las propiedades de los materiales semiconductores se conociacutean en 1874 cuando se observoacute la conduccioacuten en un sentido en cristales de sulfuro 25 antildeos maacutes tarde se empleoacute el rectificador de cristales de galena para la deteccioacuten de ondas Durante la Segunda Guerra Mundial se desarrolloacute el primer dispositivo con las propiedades que hoy conocemos el diodo de germanio
DI
RE
CT
El
diod
o
con
duc
POLARIZACIOacuteN
CIRCUITO
CARACTERIacuteSTICAS
A
el
aacuteno
do
se
con
ecta
al
posi
tivo
de
la
bate
riacutea
y el
caacuteto
do
al
neg
ativ
o
e
con
una
caiacuted
a de
tens
ioacuten
de
06
a
07
V
El
valo
r de
la
resi
sten
cia
inte
rna
seri
a
muy
bajo
Se
co
mp
ort
a
co
mo
un
int
err
upt
or
cer
rad
o
INVERSA
el aacutenodo se conecta al negativo y
el caacutetodo
al positivo de la bateriacutea
El diodo no conduce y toda la
tensioacuten de la pila cae sobre el
Puede existir una corriente de fuga
del orden de uA
El valor de la resistencia interna
seriacutea muy alto
Se comporta como un interruptor
abierto
SIMBOLOGIacuteA
Diodo rectificador Diodo Schottky Diodo zener
Diodo varicap Diodo Pin Diodo tuacutenel Diodo LED
Fotodiodo Puente rectificador
CARACTERISTICAS TECNICAS
Como todos los componentes electroacutenicos los diodos poseen propiedades que les diferencia de los demaacutes semiconductores Es necesario conocer estas pues los libros de caracteriacutesticas y las necesidades de disentildeo asiacute lo requieren En estos apuntes apareceraacuten las maacutes importantes desde el punto de vista practico
Valores nominales de tensioacuten
VF = Tensioacuten directa en los extremos del diodo en conduccioacuten
VR = Tensioacuten inversa en los extremos del diodo en polarizacioacuten inversa
VRS
M = Tensioacuten inversa de pico no repetitiva
VRR
M = Tensioacuten inversa de pico repetitiva
VRWM = Tensioacuten inversa de cresta de funcionamiento
Valores nominales de corriente
IF = Corriente directa
IR = Corriente inversa
IFAV = Valor medio de la forma de onda de la corriente durante un periodo
IFRM
S = Corriente eficaz en estado de conduc
cioacuten Es la maacutexima corriente eficaz que el diodo es capaz de soportar
IFSM = Corriente directa de pico (inicial) no repetitiva
AV= Average(promedio) RMS= Root Mean Square (raiacutez de la media cuadraacutetica)
Valores nominales de temperatura
Tstg = Indica los valores maacuteximos y miacutenimos de la temperatura
de almacenamiento
Tj = Valor maacuteximo de la temperatura que soporta la unioacuten de los semiconductores Si quieres ver la curva caracteriacutestica del diodo pulsa aquiacute
TIPOS DE DIODOS-
DIODOS METAL-SEMICONDUCTOR- Los maacutes antiguos son los de germanio con punta de tungsteno o de oro Su aplicacioacuten maacutes
importante se encuentra en HF VHF y UHF Tambieacuten se utilizan como detectores en los receptores de modulacioacuten de frecuencia Por el tipo de unioacuten que tiene posee una capacidad muy baja asiacute
como una resistencia interna en conduccioacuten que produce una tensioacuten maacutexima de 02 a 03v El diodo Schottky son un tipo de diodo cuya construccioacuten se basa en la unioacuten metal conductor
con algunas diferencias respecto del anterior Fue desarrollado por la Hewlett-Packard en USA a principios de la deacutecada de los 70 La conexioacuten se establece entre un metal y un material semicond
uctor con gran concentracioacuten de impurezas de forma que solo existiraacute un movimiento de electrones ya que son los uacutenicos portadores mayoritarios en ambos materiales Al igual que el de germanio y por
la misma razoacuten la tensioacuten de umbral cuando alcanza la conduccioacuten es de 02 a 03v Igualmente tienen una respuesta notable a altas frecuencias encontrando en este campo sus aplicacione
s maacutes frecuentes Un inconveniente de esto tipo de diodos se refiere a la poca intensidad que es capaz de soportar entre sus extremos El encapsulado de estos diodos es en forma de cilindro de
plaacutestico o de vidrio De configuracioacuten axial Sobre el cuerpo se marca el caacutetodo mediante un anillo serigrafiado
Diodo de punta de germanio Diodo Schottky
DIODOS RECTIFICADORES- Su construccioacuten estaacute basada en la
unioacuten PN siendo su principal aplicacioacuten como rectificadores Este tipo de diodos (normalmente de silicio) soportan elevadas temperaturas (hasta 200ordmC en la unioacuten) siendo su resistencia muy baja y
la corriente en tensioacuten inversa muy pequentildea Gracias a esto se pueden construir diodos de pequentildeas dimensiones para potencias relativamente grandes desbancando asiacute a los diodos termoi
oacutenicos desde hace tiempo Sus aplicaciones van desde elemento indispensable en fuentes de alimentacioacuten como en televisioacuten aparatos de rayos X y microscopios electroacutenicos donde deben rect
ificar tensiones altiacutesimas En fuentes de alimentacioacuten se utilizan los diodos formando configuracioacuten en puente (con cuatro diodos en sistemas monofaacutesicos) o utilizando los puentes integrados que
a tal efecto se fabrican y que simplifican en gran medida el proceso de disentildeo de una placa de circuito impreso Los distintos encapsulados de estos diodos dependen del nivel de potencia que tengan
que disipar Hasta 1w se emplean encapsulados de plaacutestico Por encima de este valor el encapsulado es metaacutelico y en potencias maacutes elevadas es necesario que el encapsulado tenga previsto una
rosca para fijar este a un radiador y asiacute ayudar al diodo a disipar el calor producido por esas altas corrientes Igual le pasa a los puentes de diodos integrados
DIODO RECTIFICADOR COMO
ELEMENTO DE PROTECCION- La desactivacioacuten de un releacute provoca una corriente de descarga de la bobina en sentido inverso que pone en peligro el elemento electroacutenico utilizado para su acti
vacioacuten Un diodo polarizado inversamente cortocircuita dicha corriente y elimina el problema El inconveniente que presenta es que la descarga de la bobina es maacutes lenta asiacute que la frecuencia a la
que puede ser activado el releacute es maacutes baja Se le llama comuacutenmente diodo volante
DIODO RECTIFICADOR COMO ELEMENTO DE PROTECCION DE UN DIODO LED EN ALTERNA- El dio
do LED cuando se polariza en ca directamente conduce y la tensioacuten cae sobre la resistencia limitadora sin embargo cuando se polariza inversamente toda la tensioacuten se encuentra en los extr
emos del diodo lo que puede destruirlo
DIODOS ZENER- Se emplean para producir entre sus extremos una tensioacuten constante e independiente de la corriente que las atraviesa seguacuten sus
especificaciones Para conseguir esto se aprovecha la propiedad que tiene la unioacuten PN cuando se polariza inversamente al llegar a la tensioacuten de ruptura (tensioacuten de zener) pues la intensidad invers
a del diodo sufre un aumento brusco Para evitar la destruccioacuten del diodo por la avalancha producida por el aumento de la intensidad se le pone en serie una resistencia que limita dicha
corriente Se producen desde 33v y con una potencia miacutenima de 250mW Los encapsulados pueden ser de plaacutestico o metaacutelico seguacuten la potencia que tenga que disipar Si quieres ver la curva caract
eriacutestica de un diodo zener pulsa aquiacute
DIODOS LED ( Light Emitting Diode)-Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodo rectificador sin embargo su tensioacuten de umbral se encuentra entre 13 y 4v dependiendo del color del diodo
Color Tensioacuten en directo
Infrarrojo 13v
Rojo
17v
Naranja
20v
Amarillo
25v
Verde
25v
Azul
40v
El conocimiento de esta tensioacuten es fundamental para el disentildeo del circuito en el que sea necesaria su presencia pues normalmente se le coloca en serie una resistencia que limita la intensidad que circularaacute por el Cuando se polariza directamente se comporta como una lamparita que emite una luz cuyo color depende de los materiales con los que se fabrica Cuando se polariza inversamente no se enciende y ademaacutes no deja circular la corriente La intensidad miacutenima para que un diodo LED emita luz visible es de 4mA y por precaucioacuten como maacuteximo debe aplicarse 50mA Para identificar los terminales del diodo LED observaremos como el caacutetodo seraacute el terminal maacutes corto siendo el maacutes largo el aacutenodo Ademaacutes en el encapsulado normalmente de plaacutestico se observa un chaflaacuten en el lado en el que se encuentra el caacutetodo Se utilizan como sentildeal visual y en el caso de los infrarrojos en los mandos a distancia Se fabrican algunos LEDs especiales LED bicolor- Estaacuten formados por dos diodos conectados en paralelo e inverso Se suele utilizar en la deteccioacuten de polaridad LED tricolor- Formado por dos diodos LED (verde y rojo) montado con el caacutetodo comuacuten El terminal maacutes corto es el aacutenodo rojo el del centro es el caacutetodo comuacuten y el tercero es el aacutenodo verde Display- Es una combinacioacuten de diodos LED que permiten visualizar letras y nuacutemeros Se
denominan comuacutenmente displays de 7 segmentos Se fabrican en dos configuraciones aacutenodo comuacuten y caacutetodo comuacuten
Estructura de un LED
bicolor
Estructura de un LED
tricolor
Display
Display
de caacutetodo comuacuten
Display
de aacutenodo comuacuten
Disposicioacuten de los pines en un display
FOTODIODO- Son dispositivos semiconductores construidos con una unioacuten PN sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja Para que su funcionamiento sea correcto se polarizaraacuten inversamente con lo que produciraacuten una cierta circulacioacuten de corriente cuando sean excitados por la luz Debido a su construccioacuten se comportan como ceacutelulas fotovoltaicas es decir en ausencia de tensioacuten exterior generan una tensioacuten muy pequentildea con el positivo en el aacutenodo y el negativo en el caacutetodo Tienen una velocidad de respuesta a los cambios bruscos de luminosidad mayores a las ceacutelulas fotoeleacutectricas Actualmente y en muchos circuitos estaacutes uacuteltimas se estaacuten sustituyendo por ellos debido a la ventaja anteriormente citada
DIODO DE CAPACIDAD VARIABLE (VARICAP)- Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unioacuten PN varia en funcioacuten de la tensioacuten inversa aplicada entre sus extremos Al aumentar dicha tensioacuten aumenta la anchura de esa barrera disminuyendo asiacute la capacidad del diodo De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensioacuten Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500pF La tensioacuten inversa miacutenima tiene que ser de 1v La aplicacioacuten de estos diodos se encuentra en la sintoniacutea de TV modulacioacuten de frecuencia en transmisiones de FM y radio sobre todo
En esta tabla no estaacuten todos los encapsulados en los que se fabrican los diodos pero si estaacuten los maacutes importantes
DO-5
DO-35
DO-41
TO-220AC
TO-3
PWRTAB PWRTABS SOT-223
SMA
SMB
SMC
D618s
l
D2pak
Dpak
TO-200AB
TO-200AC
Puentes rectificadores
B380C1000G(GS)
KBPC(D46)
KBB(D37)
GBL
GBU (IR) IN LINE
5S2(FAGOR)
GBPC(D34) (IR)
POWER-L(FAGOR)
MB(D34) POWER (FAGOR)
MT(D63)
DF8(D71) DF(D70)
Todos los semiconductores tienen serigrafiados nuacutemeros y letras que especifican y describen de que tipo de dispositivo se trata Existen varias nomenclaturas o coacutedigos que pretenden
darnos esta preciada informacioacuten De todas destacan tres PROELECTRON (Europea) que consta de dos letras y tres cifras para los componentes utilizados en radio televisioacuten y audio o de tres letras y dos nuacutemeros para dispositivos industriales La primera letra precisa el material del que estaacute hecho el dispositivo y la segunda letra el tipo de componente El resto del coacutedigo nuacutemeros generalmente indica la aplicacioacuten general a la que se aplica Para la identificacioacuten de
estos dispositivos se utiliza la tabla que sigue a continuacioacuten
La primera
letra
indi
ca el
materia
l se
miconductor utilizado en la
construccioacuten del dispositivo
A Germanio
B Silicio
C Arseniuro de
Galio
D
Antimoniur
o de Indio
R Material de otro tipo
La segunda letra
indica la
constr
uccioacuten y
utilizacioacuten principal del dispositivo
A Diodo de sentildeal (diodo detector de conmutacioacuten a alta velocidad mezclador)
B Diodo de capacidad variable
(varicap)
C Transistor para
aplicacioacuten en baja
frecuencia
D Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
baja
frec
uen
cia
E Dio
do
tuacutene
l
F
Tra
nsis
tor
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
L Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
P Dis
posi
tivo
sens
ible
a
las
radi
acio
nes
R Dis
posi
tivo
de
con
mut
acioacute
n o
de
cont
rol
gob
ern
ado
eleacutec
tric
ame
nte
y
teni
end
o un
efec
to
de
rupt
ura
(tiri
stor
)
S Tra
nsis
tor
de
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
T Dispositivo de potencia
para
conmutacioacuten o
control gobernado eleacutectricamente y
teniend
o un efecto de
rupt
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
Condensadores ajustables
Denominados tambieacuten trimmers los tipos maacutes utilizados son los de mica aire y ceraacutemica
COacuteDIGOS DE IDENTIFICACIOacuteN DE CONDENSADORES
Coacutedigo de colores para condensadores
A B C D
COLOR 1ordf Cifra 2ordf Cifra Multiplicador Clt10pF
plusmnpF C10pF
plusmn
Negro 0 0 - 2 20
Marroacuten 1 1 0 01 1
Rojo 2 2 00 - 2
Naranja 3 3 000 - 3
Amarillo 4 4 0000 - -
Verde 5 5 00000 05 5
Azul 6 6 - - -
Violeta 7 7 0001 - -
Gris 8 8 001 025 -
Blanco 9 9 01 1 10
Oro - - - - -
Azul oscuro - - - - -
Tolerancia
Letra Clt10pF
plusmnpF
C
B 01
C 025
D 05 05
F 1 1
G 2 2
H 25
J 5
K 10
M 20
P -0
+100
R -20 +30
S -20 +50
Z -20 +80
En general se utilizaran las letras p n
LA BOBINA
Son componentes pasivos de dos terminales que generan un flujo magneacutetico cuando se hacen circular por ellas una corriente eleacutectrica Se fabrican arrollando un hilo conductor sobre un nuacutecleo de material ferromagneacutetico o al aire Su unidad de medida es el Henrio (H) en el Sistema Internacional pero se suelen emplear los
submuacuteltiplos
1 Bobina 2 Inductancia 3 Bobina con tomas fijas
4 Bobina con nuacutecleo ferromagneacutetico
5 Bobina con nuacutecleo de ferroxcube
6 Bobina blindada
7 Bobina electroimaacuten 8 Bobina ajustable 9 Bobina variable
Existen bobinas de diversos tipos seguacuten su nuacutecleo y seguacuten tipo de arrollamiento Su aplicacioacuten principal es como filtro en un circuito electroacutenico denominaacutendose comuacutenmente choques
CARACTERIacuteSTICAS
1 Permeabilidad magneacutetica (s una caracteriacutestica que tiene gran influencia sobre el
nuacutecleo de las bobinas respecto del valor de la inductancia de las mismas Los materiales
ferromagneacuteticos son muy sensibles a los campos magneacuteticos y producen unos valores altos
de inductancia sin embargo otros materiales presentan menos sensibilidad a los campos
magneacuteticos
El factor que determina la mayor o menor sensibilidad a esos campos magneacuteticos se llama
permeabilidad magneacutetica
Cuando este factor es grande el valor de la inductancia tambieacuten lo es
2 Factor de calidad (Q)- Relaciona la inductancia con el valor oacutehmico del hilo de la bobina
La bobina seraacute buena si la inductancia es mayor que el valor oacutehmico debido al hilo de la
misma
TIPOS DE BOBINAS
1 FIJAS
Con nuacutecleo de aire- El conductor se arrolla sobre un soporte hueco y posteriormente se
retira este quedando con un aspecto parecido al de un muelle Se utiliza en frecuencias
elevadas
Una variante de la bobina anterior se denomina solenoide y difiere en el aislamiento de las
espiras y la presencia de un soporte que no necesariamente tiene que ser ciliacutendrico Se
utiliza cuando se precisan muchas espiras Estas bobinas pueden tener tomas intermedias
en este caso se pueden considerar como 2 o maacutes bobinas arrolladas sobre un mismo soporte
y conectadas en serie Igualmente se utilizan para frecuencias elevadas
Con nuacutecleo soacutelido- Poseen valores de inductancia maacutes altos que los anteriores debido a su
nivel elevado de permeabilidad magneacutetica El nuacutecleo suele ser de un material ferromagneacutetico Los maacutes usados son la ferrita y el ferroxcube Cuando se manejan potencias considerables y las frecuencias que se desean eliminar son bajas se utilizan nuacutecleos parecidos a los de los transformadores (en fuentes de alimentacioacuten sobre todo) Asiacute nos encontraremos con las configuraciones propias de estos uacuteltimos Las secciones de los nuacutecleos pueden tener forma de EI M UI y L
Bobina de ferrita Bobina de ferrita de
nido de abeja Bobinas de ferrita
para SMD Bobinas con nuacutecleo
toroidal
Las bobinas de nido de abeja se utilizan en los circuitos sintonizadores de aparatos de radio en las gamas de onda media y larga Gracias a la forma del bobinado se consiguen altos valores inductivos en un volumen miacutenimo Las bobinas de nuacutecleo toroidal se caracterizan por que el flujo generado no se dispersa hacia el exterior ya que por su forma se crea un flujo magneacutetico cerrado dotaacutendolas de un gran rendimiento y precisioacuten La bobinas de ferrita arrolladas sobre nuacutecleo de ferrita normalmente ciliacutendricos con
aplicaciones en radio es muy interesante desde el punto de vista practico ya que permite emplear el conjunto como antena colocaacutendola directamente en el receptor
Las bobinas grabadas sobre el cobre en un circuito impreso tienen la ventaja de su miacutenimo coste pero son difiacutecilmente ajustables mediante nuacutecleo
2 VARIABLES
Tambieacuten se fabrican bobinas ajustables Normalmente la variacioacuten de inductancia se produce por desplazamiento del nuacutecleo Las bobinas blindadas pueden ser variables o fijas consisten encerrar la bobina dentro de una cubierta metaacutelica ciliacutendrica o cuadrada cuya misioacuten es limitar el flujo electromagneacutetico creado por la propia bobina y que puede afectar negativamente a los componentes cercanos a la misma
IDENTIFICACIOacuteN DE LAS BOBINAS
Las bobinas se pueden identificar mediante un coacutedigo de colores similar al de las resistencias o mediante serigrafiacutea directa Las bobinas que se pueden identificar mediante coacutedigo de colores presentan un aspecto semejante a las resistencias
Color
1ordf Cifra y 2ordf
Cifra
Multiplicador
Tolerancia
Negro
0 1 -
Marroacuten 1 10 -
Rojo 2 100 -
Naranja 3 1000 3
Amarillo 4 - -
Verde 5 - -
Azul 6 - -
Violeta 7 - -
Gris 8 - -
Blanco 9 - -
Oro - 01 5
Plata - 001 10
Ninguno - - 20
El valor nominal de las bobinas viene marcado en microhenrios (
RESISTENCIAS DEPENDIENTES DE LA LUZ
1 LDR (LIGHT DEPENDENT RESISTOR)
RESISTENCIAS DEPENDIENTES DE LA TEMPERATURA
2 NTC (NEGATIVE TEMPERATURE COEFFICIENT)
3 PTC (POSITIVE TEMPERATURE COEFFICIENT)
RESISTENCIAS DEPENDIENTES DE LA TENSIOacuteN
4 VDR (VOLTAGE DEPENDENT RESISTOR)
1 LDR
La resistencia de este tipos de componentes varia en funcioacuten de la luz que recibe en su superficie Asiacute cuando estaacuten en oscuridad su resistencia es alta y cuando reciben luz su resistencia disminuye considerablemente Los materiales que intervienen en su construccioacuten son Sulfuro de Cadmio utilizado como elemento sensible a las radiaciones visibles y sulfuro de plomo se emplean en las LDR que trabajan en el margen de las radiaciones infrarrojas Estos materiales se colocan en encapsulados de vidrio o resina Su uso maacutes comuacuten se encuentra en apertura y cierre de puertas movimiento y paro de cintas trasportadoras ascensores contadores alarmas control de iluminacioacuten
Siacutembolos de la LDR Aspecto fiacutesico real de las fotoceacutelulas o LDR
Las caracteriacutesticas teacutecnicas se estudian teniendo en cuenta la variacioacuten de su resistencia en funcioacuten de la luz que reciben en su superficie en lux
EL DIODO
Las propiedades de los materiales semiconductores se conociacutean en 1874 cuando se observoacute la conduccioacuten en un sentido en cristales de sulfuro 25 antildeos maacutes tarde se empleoacute el rectificador de cristales de galena para la deteccioacuten de ondas Durante la Segunda Guerra Mundial se desarrolloacute el primer dispositivo con las propiedades que hoy conocemos el diodo de germanio
DI
RE
CT
El
diod
o
con
duc
POLARIZACIOacuteN
CIRCUITO
CARACTERIacuteSTICAS
A
el
aacuteno
do
se
con
ecta
al
posi
tivo
de
la
bate
riacutea
y el
caacuteto
do
al
neg
ativ
o
e
con
una
caiacuted
a de
tens
ioacuten
de
06
a
07
V
El
valo
r de
la
resi
sten
cia
inte
rna
seri
a
muy
bajo
Se
co
mp
ort
a
co
mo
un
int
err
upt
or
cer
rad
o
INVERSA
el aacutenodo se conecta al negativo y
el caacutetodo
al positivo de la bateriacutea
El diodo no conduce y toda la
tensioacuten de la pila cae sobre el
Puede existir una corriente de fuga
del orden de uA
El valor de la resistencia interna
seriacutea muy alto
Se comporta como un interruptor
abierto
SIMBOLOGIacuteA
Diodo rectificador Diodo Schottky Diodo zener
Diodo varicap Diodo Pin Diodo tuacutenel Diodo LED
Fotodiodo Puente rectificador
CARACTERISTICAS TECNICAS
Como todos los componentes electroacutenicos los diodos poseen propiedades que les diferencia de los demaacutes semiconductores Es necesario conocer estas pues los libros de caracteriacutesticas y las necesidades de disentildeo asiacute lo requieren En estos apuntes apareceraacuten las maacutes importantes desde el punto de vista practico
Valores nominales de tensioacuten
VF = Tensioacuten directa en los extremos del diodo en conduccioacuten
VR = Tensioacuten inversa en los extremos del diodo en polarizacioacuten inversa
VRS
M = Tensioacuten inversa de pico no repetitiva
VRR
M = Tensioacuten inversa de pico repetitiva
VRWM = Tensioacuten inversa de cresta de funcionamiento
Valores nominales de corriente
IF = Corriente directa
IR = Corriente inversa
IFAV = Valor medio de la forma de onda de la corriente durante un periodo
IFRM
S = Corriente eficaz en estado de conduc
cioacuten Es la maacutexima corriente eficaz que el diodo es capaz de soportar
IFSM = Corriente directa de pico (inicial) no repetitiva
AV= Average(promedio) RMS= Root Mean Square (raiacutez de la media cuadraacutetica)
Valores nominales de temperatura
Tstg = Indica los valores maacuteximos y miacutenimos de la temperatura
de almacenamiento
Tj = Valor maacuteximo de la temperatura que soporta la unioacuten de los semiconductores Si quieres ver la curva caracteriacutestica del diodo pulsa aquiacute
TIPOS DE DIODOS-
DIODOS METAL-SEMICONDUCTOR- Los maacutes antiguos son los de germanio con punta de tungsteno o de oro Su aplicacioacuten maacutes
importante se encuentra en HF VHF y UHF Tambieacuten se utilizan como detectores en los receptores de modulacioacuten de frecuencia Por el tipo de unioacuten que tiene posee una capacidad muy baja asiacute
como una resistencia interna en conduccioacuten que produce una tensioacuten maacutexima de 02 a 03v El diodo Schottky son un tipo de diodo cuya construccioacuten se basa en la unioacuten metal conductor
con algunas diferencias respecto del anterior Fue desarrollado por la Hewlett-Packard en USA a principios de la deacutecada de los 70 La conexioacuten se establece entre un metal y un material semicond
uctor con gran concentracioacuten de impurezas de forma que solo existiraacute un movimiento de electrones ya que son los uacutenicos portadores mayoritarios en ambos materiales Al igual que el de germanio y por
la misma razoacuten la tensioacuten de umbral cuando alcanza la conduccioacuten es de 02 a 03v Igualmente tienen una respuesta notable a altas frecuencias encontrando en este campo sus aplicacione
s maacutes frecuentes Un inconveniente de esto tipo de diodos se refiere a la poca intensidad que es capaz de soportar entre sus extremos El encapsulado de estos diodos es en forma de cilindro de
plaacutestico o de vidrio De configuracioacuten axial Sobre el cuerpo se marca el caacutetodo mediante un anillo serigrafiado
Diodo de punta de germanio Diodo Schottky
DIODOS RECTIFICADORES- Su construccioacuten estaacute basada en la
unioacuten PN siendo su principal aplicacioacuten como rectificadores Este tipo de diodos (normalmente de silicio) soportan elevadas temperaturas (hasta 200ordmC en la unioacuten) siendo su resistencia muy baja y
la corriente en tensioacuten inversa muy pequentildea Gracias a esto se pueden construir diodos de pequentildeas dimensiones para potencias relativamente grandes desbancando asiacute a los diodos termoi
oacutenicos desde hace tiempo Sus aplicaciones van desde elemento indispensable en fuentes de alimentacioacuten como en televisioacuten aparatos de rayos X y microscopios electroacutenicos donde deben rect
ificar tensiones altiacutesimas En fuentes de alimentacioacuten se utilizan los diodos formando configuracioacuten en puente (con cuatro diodos en sistemas monofaacutesicos) o utilizando los puentes integrados que
a tal efecto se fabrican y que simplifican en gran medida el proceso de disentildeo de una placa de circuito impreso Los distintos encapsulados de estos diodos dependen del nivel de potencia que tengan
que disipar Hasta 1w se emplean encapsulados de plaacutestico Por encima de este valor el encapsulado es metaacutelico y en potencias maacutes elevadas es necesario que el encapsulado tenga previsto una
rosca para fijar este a un radiador y asiacute ayudar al diodo a disipar el calor producido por esas altas corrientes Igual le pasa a los puentes de diodos integrados
DIODO RECTIFICADOR COMO
ELEMENTO DE PROTECCION- La desactivacioacuten de un releacute provoca una corriente de descarga de la bobina en sentido inverso que pone en peligro el elemento electroacutenico utilizado para su acti
vacioacuten Un diodo polarizado inversamente cortocircuita dicha corriente y elimina el problema El inconveniente que presenta es que la descarga de la bobina es maacutes lenta asiacute que la frecuencia a la
que puede ser activado el releacute es maacutes baja Se le llama comuacutenmente diodo volante
DIODO RECTIFICADOR COMO ELEMENTO DE PROTECCION DE UN DIODO LED EN ALTERNA- El dio
do LED cuando se polariza en ca directamente conduce y la tensioacuten cae sobre la resistencia limitadora sin embargo cuando se polariza inversamente toda la tensioacuten se encuentra en los extr
emos del diodo lo que puede destruirlo
DIODOS ZENER- Se emplean para producir entre sus extremos una tensioacuten constante e independiente de la corriente que las atraviesa seguacuten sus
especificaciones Para conseguir esto se aprovecha la propiedad que tiene la unioacuten PN cuando se polariza inversamente al llegar a la tensioacuten de ruptura (tensioacuten de zener) pues la intensidad invers
a del diodo sufre un aumento brusco Para evitar la destruccioacuten del diodo por la avalancha producida por el aumento de la intensidad se le pone en serie una resistencia que limita dicha
corriente Se producen desde 33v y con una potencia miacutenima de 250mW Los encapsulados pueden ser de plaacutestico o metaacutelico seguacuten la potencia que tenga que disipar Si quieres ver la curva caract
eriacutestica de un diodo zener pulsa aquiacute
DIODOS LED ( Light Emitting Diode)-Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodo rectificador sin embargo su tensioacuten de umbral se encuentra entre 13 y 4v dependiendo del color del diodo
Color Tensioacuten en directo
Infrarrojo 13v
Rojo
17v
Naranja
20v
Amarillo
25v
Verde
25v
Azul
40v
El conocimiento de esta tensioacuten es fundamental para el disentildeo del circuito en el que sea necesaria su presencia pues normalmente se le coloca en serie una resistencia que limita la intensidad que circularaacute por el Cuando se polariza directamente se comporta como una lamparita que emite una luz cuyo color depende de los materiales con los que se fabrica Cuando se polariza inversamente no se enciende y ademaacutes no deja circular la corriente La intensidad miacutenima para que un diodo LED emita luz visible es de 4mA y por precaucioacuten como maacuteximo debe aplicarse 50mA Para identificar los terminales del diodo LED observaremos como el caacutetodo seraacute el terminal maacutes corto siendo el maacutes largo el aacutenodo Ademaacutes en el encapsulado normalmente de plaacutestico se observa un chaflaacuten en el lado en el que se encuentra el caacutetodo Se utilizan como sentildeal visual y en el caso de los infrarrojos en los mandos a distancia Se fabrican algunos LEDs especiales LED bicolor- Estaacuten formados por dos diodos conectados en paralelo e inverso Se suele utilizar en la deteccioacuten de polaridad LED tricolor- Formado por dos diodos LED (verde y rojo) montado con el caacutetodo comuacuten El terminal maacutes corto es el aacutenodo rojo el del centro es el caacutetodo comuacuten y el tercero es el aacutenodo verde Display- Es una combinacioacuten de diodos LED que permiten visualizar letras y nuacutemeros Se
denominan comuacutenmente displays de 7 segmentos Se fabrican en dos configuraciones aacutenodo comuacuten y caacutetodo comuacuten
Estructura de un LED
bicolor
Estructura de un LED
tricolor
Display
Display
de caacutetodo comuacuten
Display
de aacutenodo comuacuten
Disposicioacuten de los pines en un display
FOTODIODO- Son dispositivos semiconductores construidos con una unioacuten PN sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja Para que su funcionamiento sea correcto se polarizaraacuten inversamente con lo que produciraacuten una cierta circulacioacuten de corriente cuando sean excitados por la luz Debido a su construccioacuten se comportan como ceacutelulas fotovoltaicas es decir en ausencia de tensioacuten exterior generan una tensioacuten muy pequentildea con el positivo en el aacutenodo y el negativo en el caacutetodo Tienen una velocidad de respuesta a los cambios bruscos de luminosidad mayores a las ceacutelulas fotoeleacutectricas Actualmente y en muchos circuitos estaacutes uacuteltimas se estaacuten sustituyendo por ellos debido a la ventaja anteriormente citada
DIODO DE CAPACIDAD VARIABLE (VARICAP)- Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unioacuten PN varia en funcioacuten de la tensioacuten inversa aplicada entre sus extremos Al aumentar dicha tensioacuten aumenta la anchura de esa barrera disminuyendo asiacute la capacidad del diodo De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensioacuten Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500pF La tensioacuten inversa miacutenima tiene que ser de 1v La aplicacioacuten de estos diodos se encuentra en la sintoniacutea de TV modulacioacuten de frecuencia en transmisiones de FM y radio sobre todo
En esta tabla no estaacuten todos los encapsulados en los que se fabrican los diodos pero si estaacuten los maacutes importantes
DO-5
DO-35
DO-41
TO-220AC
TO-3
PWRTAB PWRTABS SOT-223
SMA
SMB
SMC
D618s
l
D2pak
Dpak
TO-200AB
TO-200AC
Puentes rectificadores
B380C1000G(GS)
KBPC(D46)
KBB(D37)
GBL
GBU (IR) IN LINE
5S2(FAGOR)
GBPC(D34) (IR)
POWER-L(FAGOR)
MB(D34) POWER (FAGOR)
MT(D63)
DF8(D71) DF(D70)
Todos los semiconductores tienen serigrafiados nuacutemeros y letras que especifican y describen de que tipo de dispositivo se trata Existen varias nomenclaturas o coacutedigos que pretenden
darnos esta preciada informacioacuten De todas destacan tres PROELECTRON (Europea) que consta de dos letras y tres cifras para los componentes utilizados en radio televisioacuten y audio o de tres letras y dos nuacutemeros para dispositivos industriales La primera letra precisa el material del que estaacute hecho el dispositivo y la segunda letra el tipo de componente El resto del coacutedigo nuacutemeros generalmente indica la aplicacioacuten general a la que se aplica Para la identificacioacuten de
estos dispositivos se utiliza la tabla que sigue a continuacioacuten
La primera
letra
indi
ca el
materia
l se
miconductor utilizado en la
construccioacuten del dispositivo
A Germanio
B Silicio
C Arseniuro de
Galio
D
Antimoniur
o de Indio
R Material de otro tipo
La segunda letra
indica la
constr
uccioacuten y
utilizacioacuten principal del dispositivo
A Diodo de sentildeal (diodo detector de conmutacioacuten a alta velocidad mezclador)
B Diodo de capacidad variable
(varicap)
C Transistor para
aplicacioacuten en baja
frecuencia
D Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
baja
frec
uen
cia
E Dio
do
tuacutene
l
F
Tra
nsis
tor
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
L Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
P Dis
posi
tivo
sens
ible
a
las
radi
acio
nes
R Dis
posi
tivo
de
con
mut
acioacute
n o
de
cont
rol
gob
ern
ado
eleacutec
tric
ame
nte
y
teni
end
o un
efec
to
de
rupt
ura
(tiri
stor
)
S Tra
nsis
tor
de
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
T Dispositivo de potencia
para
conmutacioacuten o
control gobernado eleacutectricamente y
teniend
o un efecto de
rupt
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
F 1 1
G 2 2
H 25
J 5
K 10
M 20
P -0
+100
R -20 +30
S -20 +50
Z -20 +80
En general se utilizaran las letras p n
LA BOBINA
Son componentes pasivos de dos terminales que generan un flujo magneacutetico cuando se hacen circular por ellas una corriente eleacutectrica Se fabrican arrollando un hilo conductor sobre un nuacutecleo de material ferromagneacutetico o al aire Su unidad de medida es el Henrio (H) en el Sistema Internacional pero se suelen emplear los
submuacuteltiplos
1 Bobina 2 Inductancia 3 Bobina con tomas fijas
4 Bobina con nuacutecleo ferromagneacutetico
5 Bobina con nuacutecleo de ferroxcube
6 Bobina blindada
7 Bobina electroimaacuten 8 Bobina ajustable 9 Bobina variable
Existen bobinas de diversos tipos seguacuten su nuacutecleo y seguacuten tipo de arrollamiento Su aplicacioacuten principal es como filtro en un circuito electroacutenico denominaacutendose comuacutenmente choques
CARACTERIacuteSTICAS
1 Permeabilidad magneacutetica (s una caracteriacutestica que tiene gran influencia sobre el
nuacutecleo de las bobinas respecto del valor de la inductancia de las mismas Los materiales
ferromagneacuteticos son muy sensibles a los campos magneacuteticos y producen unos valores altos
de inductancia sin embargo otros materiales presentan menos sensibilidad a los campos
magneacuteticos
El factor que determina la mayor o menor sensibilidad a esos campos magneacuteticos se llama
permeabilidad magneacutetica
Cuando este factor es grande el valor de la inductancia tambieacuten lo es
2 Factor de calidad (Q)- Relaciona la inductancia con el valor oacutehmico del hilo de la bobina
La bobina seraacute buena si la inductancia es mayor que el valor oacutehmico debido al hilo de la
misma
TIPOS DE BOBINAS
1 FIJAS
Con nuacutecleo de aire- El conductor se arrolla sobre un soporte hueco y posteriormente se
retira este quedando con un aspecto parecido al de un muelle Se utiliza en frecuencias
elevadas
Una variante de la bobina anterior se denomina solenoide y difiere en el aislamiento de las
espiras y la presencia de un soporte que no necesariamente tiene que ser ciliacutendrico Se
utiliza cuando se precisan muchas espiras Estas bobinas pueden tener tomas intermedias
en este caso se pueden considerar como 2 o maacutes bobinas arrolladas sobre un mismo soporte
y conectadas en serie Igualmente se utilizan para frecuencias elevadas
Con nuacutecleo soacutelido- Poseen valores de inductancia maacutes altos que los anteriores debido a su
nivel elevado de permeabilidad magneacutetica El nuacutecleo suele ser de un material ferromagneacutetico Los maacutes usados son la ferrita y el ferroxcube Cuando se manejan potencias considerables y las frecuencias que se desean eliminar son bajas se utilizan nuacutecleos parecidos a los de los transformadores (en fuentes de alimentacioacuten sobre todo) Asiacute nos encontraremos con las configuraciones propias de estos uacuteltimos Las secciones de los nuacutecleos pueden tener forma de EI M UI y L
Bobina de ferrita Bobina de ferrita de
nido de abeja Bobinas de ferrita
para SMD Bobinas con nuacutecleo
toroidal
Las bobinas de nido de abeja se utilizan en los circuitos sintonizadores de aparatos de radio en las gamas de onda media y larga Gracias a la forma del bobinado se consiguen altos valores inductivos en un volumen miacutenimo Las bobinas de nuacutecleo toroidal se caracterizan por que el flujo generado no se dispersa hacia el exterior ya que por su forma se crea un flujo magneacutetico cerrado dotaacutendolas de un gran rendimiento y precisioacuten La bobinas de ferrita arrolladas sobre nuacutecleo de ferrita normalmente ciliacutendricos con
aplicaciones en radio es muy interesante desde el punto de vista practico ya que permite emplear el conjunto como antena colocaacutendola directamente en el receptor
Las bobinas grabadas sobre el cobre en un circuito impreso tienen la ventaja de su miacutenimo coste pero son difiacutecilmente ajustables mediante nuacutecleo
2 VARIABLES
Tambieacuten se fabrican bobinas ajustables Normalmente la variacioacuten de inductancia se produce por desplazamiento del nuacutecleo Las bobinas blindadas pueden ser variables o fijas consisten encerrar la bobina dentro de una cubierta metaacutelica ciliacutendrica o cuadrada cuya misioacuten es limitar el flujo electromagneacutetico creado por la propia bobina y que puede afectar negativamente a los componentes cercanos a la misma
IDENTIFICACIOacuteN DE LAS BOBINAS
Las bobinas se pueden identificar mediante un coacutedigo de colores similar al de las resistencias o mediante serigrafiacutea directa Las bobinas que se pueden identificar mediante coacutedigo de colores presentan un aspecto semejante a las resistencias
Color
1ordf Cifra y 2ordf
Cifra
Multiplicador
Tolerancia
Negro
0 1 -
Marroacuten 1 10 -
Rojo 2 100 -
Naranja 3 1000 3
Amarillo 4 - -
Verde 5 - -
Azul 6 - -
Violeta 7 - -
Gris 8 - -
Blanco 9 - -
Oro - 01 5
Plata - 001 10
Ninguno - - 20
El valor nominal de las bobinas viene marcado en microhenrios (
RESISTENCIAS DEPENDIENTES DE LA LUZ
1 LDR (LIGHT DEPENDENT RESISTOR)
RESISTENCIAS DEPENDIENTES DE LA TEMPERATURA
2 NTC (NEGATIVE TEMPERATURE COEFFICIENT)
3 PTC (POSITIVE TEMPERATURE COEFFICIENT)
RESISTENCIAS DEPENDIENTES DE LA TENSIOacuteN
4 VDR (VOLTAGE DEPENDENT RESISTOR)
1 LDR
La resistencia de este tipos de componentes varia en funcioacuten de la luz que recibe en su superficie Asiacute cuando estaacuten en oscuridad su resistencia es alta y cuando reciben luz su resistencia disminuye considerablemente Los materiales que intervienen en su construccioacuten son Sulfuro de Cadmio utilizado como elemento sensible a las radiaciones visibles y sulfuro de plomo se emplean en las LDR que trabajan en el margen de las radiaciones infrarrojas Estos materiales se colocan en encapsulados de vidrio o resina Su uso maacutes comuacuten se encuentra en apertura y cierre de puertas movimiento y paro de cintas trasportadoras ascensores contadores alarmas control de iluminacioacuten
Siacutembolos de la LDR Aspecto fiacutesico real de las fotoceacutelulas o LDR
Las caracteriacutesticas teacutecnicas se estudian teniendo en cuenta la variacioacuten de su resistencia en funcioacuten de la luz que reciben en su superficie en lux
EL DIODO
Las propiedades de los materiales semiconductores se conociacutean en 1874 cuando se observoacute la conduccioacuten en un sentido en cristales de sulfuro 25 antildeos maacutes tarde se empleoacute el rectificador de cristales de galena para la deteccioacuten de ondas Durante la Segunda Guerra Mundial se desarrolloacute el primer dispositivo con las propiedades que hoy conocemos el diodo de germanio
DI
RE
CT
El
diod
o
con
duc
POLARIZACIOacuteN
CIRCUITO
CARACTERIacuteSTICAS
A
el
aacuteno
do
se
con
ecta
al
posi
tivo
de
la
bate
riacutea
y el
caacuteto
do
al
neg
ativ
o
e
con
una
caiacuted
a de
tens
ioacuten
de
06
a
07
V
El
valo
r de
la
resi
sten
cia
inte
rna
seri
a
muy
bajo
Se
co
mp
ort
a
co
mo
un
int
err
upt
or
cer
rad
o
INVERSA
el aacutenodo se conecta al negativo y
el caacutetodo
al positivo de la bateriacutea
El diodo no conduce y toda la
tensioacuten de la pila cae sobre el
Puede existir una corriente de fuga
del orden de uA
El valor de la resistencia interna
seriacutea muy alto
Se comporta como un interruptor
abierto
SIMBOLOGIacuteA
Diodo rectificador Diodo Schottky Diodo zener
Diodo varicap Diodo Pin Diodo tuacutenel Diodo LED
Fotodiodo Puente rectificador
CARACTERISTICAS TECNICAS
Como todos los componentes electroacutenicos los diodos poseen propiedades que les diferencia de los demaacutes semiconductores Es necesario conocer estas pues los libros de caracteriacutesticas y las necesidades de disentildeo asiacute lo requieren En estos apuntes apareceraacuten las maacutes importantes desde el punto de vista practico
Valores nominales de tensioacuten
VF = Tensioacuten directa en los extremos del diodo en conduccioacuten
VR = Tensioacuten inversa en los extremos del diodo en polarizacioacuten inversa
VRS
M = Tensioacuten inversa de pico no repetitiva
VRR
M = Tensioacuten inversa de pico repetitiva
VRWM = Tensioacuten inversa de cresta de funcionamiento
Valores nominales de corriente
IF = Corriente directa
IR = Corriente inversa
IFAV = Valor medio de la forma de onda de la corriente durante un periodo
IFRM
S = Corriente eficaz en estado de conduc
cioacuten Es la maacutexima corriente eficaz que el diodo es capaz de soportar
IFSM = Corriente directa de pico (inicial) no repetitiva
AV= Average(promedio) RMS= Root Mean Square (raiacutez de la media cuadraacutetica)
Valores nominales de temperatura
Tstg = Indica los valores maacuteximos y miacutenimos de la temperatura
de almacenamiento
Tj = Valor maacuteximo de la temperatura que soporta la unioacuten de los semiconductores Si quieres ver la curva caracteriacutestica del diodo pulsa aquiacute
TIPOS DE DIODOS-
DIODOS METAL-SEMICONDUCTOR- Los maacutes antiguos son los de germanio con punta de tungsteno o de oro Su aplicacioacuten maacutes
importante se encuentra en HF VHF y UHF Tambieacuten se utilizan como detectores en los receptores de modulacioacuten de frecuencia Por el tipo de unioacuten que tiene posee una capacidad muy baja asiacute
como una resistencia interna en conduccioacuten que produce una tensioacuten maacutexima de 02 a 03v El diodo Schottky son un tipo de diodo cuya construccioacuten se basa en la unioacuten metal conductor
con algunas diferencias respecto del anterior Fue desarrollado por la Hewlett-Packard en USA a principios de la deacutecada de los 70 La conexioacuten se establece entre un metal y un material semicond
uctor con gran concentracioacuten de impurezas de forma que solo existiraacute un movimiento de electrones ya que son los uacutenicos portadores mayoritarios en ambos materiales Al igual que el de germanio y por
la misma razoacuten la tensioacuten de umbral cuando alcanza la conduccioacuten es de 02 a 03v Igualmente tienen una respuesta notable a altas frecuencias encontrando en este campo sus aplicacione
s maacutes frecuentes Un inconveniente de esto tipo de diodos se refiere a la poca intensidad que es capaz de soportar entre sus extremos El encapsulado de estos diodos es en forma de cilindro de
plaacutestico o de vidrio De configuracioacuten axial Sobre el cuerpo se marca el caacutetodo mediante un anillo serigrafiado
Diodo de punta de germanio Diodo Schottky
DIODOS RECTIFICADORES- Su construccioacuten estaacute basada en la
unioacuten PN siendo su principal aplicacioacuten como rectificadores Este tipo de diodos (normalmente de silicio) soportan elevadas temperaturas (hasta 200ordmC en la unioacuten) siendo su resistencia muy baja y
la corriente en tensioacuten inversa muy pequentildea Gracias a esto se pueden construir diodos de pequentildeas dimensiones para potencias relativamente grandes desbancando asiacute a los diodos termoi
oacutenicos desde hace tiempo Sus aplicaciones van desde elemento indispensable en fuentes de alimentacioacuten como en televisioacuten aparatos de rayos X y microscopios electroacutenicos donde deben rect
ificar tensiones altiacutesimas En fuentes de alimentacioacuten se utilizan los diodos formando configuracioacuten en puente (con cuatro diodos en sistemas monofaacutesicos) o utilizando los puentes integrados que
a tal efecto se fabrican y que simplifican en gran medida el proceso de disentildeo de una placa de circuito impreso Los distintos encapsulados de estos diodos dependen del nivel de potencia que tengan
que disipar Hasta 1w se emplean encapsulados de plaacutestico Por encima de este valor el encapsulado es metaacutelico y en potencias maacutes elevadas es necesario que el encapsulado tenga previsto una
rosca para fijar este a un radiador y asiacute ayudar al diodo a disipar el calor producido por esas altas corrientes Igual le pasa a los puentes de diodos integrados
DIODO RECTIFICADOR COMO
ELEMENTO DE PROTECCION- La desactivacioacuten de un releacute provoca una corriente de descarga de la bobina en sentido inverso que pone en peligro el elemento electroacutenico utilizado para su acti
vacioacuten Un diodo polarizado inversamente cortocircuita dicha corriente y elimina el problema El inconveniente que presenta es que la descarga de la bobina es maacutes lenta asiacute que la frecuencia a la
que puede ser activado el releacute es maacutes baja Se le llama comuacutenmente diodo volante
DIODO RECTIFICADOR COMO ELEMENTO DE PROTECCION DE UN DIODO LED EN ALTERNA- El dio
do LED cuando se polariza en ca directamente conduce y la tensioacuten cae sobre la resistencia limitadora sin embargo cuando se polariza inversamente toda la tensioacuten se encuentra en los extr
emos del diodo lo que puede destruirlo
DIODOS ZENER- Se emplean para producir entre sus extremos una tensioacuten constante e independiente de la corriente que las atraviesa seguacuten sus
especificaciones Para conseguir esto se aprovecha la propiedad que tiene la unioacuten PN cuando se polariza inversamente al llegar a la tensioacuten de ruptura (tensioacuten de zener) pues la intensidad invers
a del diodo sufre un aumento brusco Para evitar la destruccioacuten del diodo por la avalancha producida por el aumento de la intensidad se le pone en serie una resistencia que limita dicha
corriente Se producen desde 33v y con una potencia miacutenima de 250mW Los encapsulados pueden ser de plaacutestico o metaacutelico seguacuten la potencia que tenga que disipar Si quieres ver la curva caract
eriacutestica de un diodo zener pulsa aquiacute
DIODOS LED ( Light Emitting Diode)-Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodo rectificador sin embargo su tensioacuten de umbral se encuentra entre 13 y 4v dependiendo del color del diodo
Color Tensioacuten en directo
Infrarrojo 13v
Rojo
17v
Naranja
20v
Amarillo
25v
Verde
25v
Azul
40v
El conocimiento de esta tensioacuten es fundamental para el disentildeo del circuito en el que sea necesaria su presencia pues normalmente se le coloca en serie una resistencia que limita la intensidad que circularaacute por el Cuando se polariza directamente se comporta como una lamparita que emite una luz cuyo color depende de los materiales con los que se fabrica Cuando se polariza inversamente no se enciende y ademaacutes no deja circular la corriente La intensidad miacutenima para que un diodo LED emita luz visible es de 4mA y por precaucioacuten como maacuteximo debe aplicarse 50mA Para identificar los terminales del diodo LED observaremos como el caacutetodo seraacute el terminal maacutes corto siendo el maacutes largo el aacutenodo Ademaacutes en el encapsulado normalmente de plaacutestico se observa un chaflaacuten en el lado en el que se encuentra el caacutetodo Se utilizan como sentildeal visual y en el caso de los infrarrojos en los mandos a distancia Se fabrican algunos LEDs especiales LED bicolor- Estaacuten formados por dos diodos conectados en paralelo e inverso Se suele utilizar en la deteccioacuten de polaridad LED tricolor- Formado por dos diodos LED (verde y rojo) montado con el caacutetodo comuacuten El terminal maacutes corto es el aacutenodo rojo el del centro es el caacutetodo comuacuten y el tercero es el aacutenodo verde Display- Es una combinacioacuten de diodos LED que permiten visualizar letras y nuacutemeros Se
denominan comuacutenmente displays de 7 segmentos Se fabrican en dos configuraciones aacutenodo comuacuten y caacutetodo comuacuten
Estructura de un LED
bicolor
Estructura de un LED
tricolor
Display
Display
de caacutetodo comuacuten
Display
de aacutenodo comuacuten
Disposicioacuten de los pines en un display
FOTODIODO- Son dispositivos semiconductores construidos con una unioacuten PN sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja Para que su funcionamiento sea correcto se polarizaraacuten inversamente con lo que produciraacuten una cierta circulacioacuten de corriente cuando sean excitados por la luz Debido a su construccioacuten se comportan como ceacutelulas fotovoltaicas es decir en ausencia de tensioacuten exterior generan una tensioacuten muy pequentildea con el positivo en el aacutenodo y el negativo en el caacutetodo Tienen una velocidad de respuesta a los cambios bruscos de luminosidad mayores a las ceacutelulas fotoeleacutectricas Actualmente y en muchos circuitos estaacutes uacuteltimas se estaacuten sustituyendo por ellos debido a la ventaja anteriormente citada
DIODO DE CAPACIDAD VARIABLE (VARICAP)- Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unioacuten PN varia en funcioacuten de la tensioacuten inversa aplicada entre sus extremos Al aumentar dicha tensioacuten aumenta la anchura de esa barrera disminuyendo asiacute la capacidad del diodo De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensioacuten Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500pF La tensioacuten inversa miacutenima tiene que ser de 1v La aplicacioacuten de estos diodos se encuentra en la sintoniacutea de TV modulacioacuten de frecuencia en transmisiones de FM y radio sobre todo
En esta tabla no estaacuten todos los encapsulados en los que se fabrican los diodos pero si estaacuten los maacutes importantes
DO-5
DO-35
DO-41
TO-220AC
TO-3
PWRTAB PWRTABS SOT-223
SMA
SMB
SMC
D618s
l
D2pak
Dpak
TO-200AB
TO-200AC
Puentes rectificadores
B380C1000G(GS)
KBPC(D46)
KBB(D37)
GBL
GBU (IR) IN LINE
5S2(FAGOR)
GBPC(D34) (IR)
POWER-L(FAGOR)
MB(D34) POWER (FAGOR)
MT(D63)
DF8(D71) DF(D70)
Todos los semiconductores tienen serigrafiados nuacutemeros y letras que especifican y describen de que tipo de dispositivo se trata Existen varias nomenclaturas o coacutedigos que pretenden
darnos esta preciada informacioacuten De todas destacan tres PROELECTRON (Europea) que consta de dos letras y tres cifras para los componentes utilizados en radio televisioacuten y audio o de tres letras y dos nuacutemeros para dispositivos industriales La primera letra precisa el material del que estaacute hecho el dispositivo y la segunda letra el tipo de componente El resto del coacutedigo nuacutemeros generalmente indica la aplicacioacuten general a la que se aplica Para la identificacioacuten de
estos dispositivos se utiliza la tabla que sigue a continuacioacuten
La primera
letra
indi
ca el
materia
l se
miconductor utilizado en la
construccioacuten del dispositivo
A Germanio
B Silicio
C Arseniuro de
Galio
D
Antimoniur
o de Indio
R Material de otro tipo
La segunda letra
indica la
constr
uccioacuten y
utilizacioacuten principal del dispositivo
A Diodo de sentildeal (diodo detector de conmutacioacuten a alta velocidad mezclador)
B Diodo de capacidad variable
(varicap)
C Transistor para
aplicacioacuten en baja
frecuencia
D Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
baja
frec
uen
cia
E Dio
do
tuacutene
l
F
Tra
nsis
tor
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
L Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
P Dis
posi
tivo
sens
ible
a
las
radi
acio
nes
R Dis
posi
tivo
de
con
mut
acioacute
n o
de
cont
rol
gob
ern
ado
eleacutec
tric
ame
nte
y
teni
end
o un
efec
to
de
rupt
ura
(tiri
stor
)
S Tra
nsis
tor
de
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
T Dispositivo de potencia
para
conmutacioacuten o
control gobernado eleacutectricamente y
teniend
o un efecto de
rupt
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
1 Permeabilidad magneacutetica (s una caracteriacutestica que tiene gran influencia sobre el
nuacutecleo de las bobinas respecto del valor de la inductancia de las mismas Los materiales
ferromagneacuteticos son muy sensibles a los campos magneacuteticos y producen unos valores altos
de inductancia sin embargo otros materiales presentan menos sensibilidad a los campos
magneacuteticos
El factor que determina la mayor o menor sensibilidad a esos campos magneacuteticos se llama
permeabilidad magneacutetica
Cuando este factor es grande el valor de la inductancia tambieacuten lo es
2 Factor de calidad (Q)- Relaciona la inductancia con el valor oacutehmico del hilo de la bobina
La bobina seraacute buena si la inductancia es mayor que el valor oacutehmico debido al hilo de la
misma
TIPOS DE BOBINAS
1 FIJAS
Con nuacutecleo de aire- El conductor se arrolla sobre un soporte hueco y posteriormente se
retira este quedando con un aspecto parecido al de un muelle Se utiliza en frecuencias
elevadas
Una variante de la bobina anterior se denomina solenoide y difiere en el aislamiento de las
espiras y la presencia de un soporte que no necesariamente tiene que ser ciliacutendrico Se
utiliza cuando se precisan muchas espiras Estas bobinas pueden tener tomas intermedias
en este caso se pueden considerar como 2 o maacutes bobinas arrolladas sobre un mismo soporte
y conectadas en serie Igualmente se utilizan para frecuencias elevadas
Con nuacutecleo soacutelido- Poseen valores de inductancia maacutes altos que los anteriores debido a su
nivel elevado de permeabilidad magneacutetica El nuacutecleo suele ser de un material ferromagneacutetico Los maacutes usados son la ferrita y el ferroxcube Cuando se manejan potencias considerables y las frecuencias que se desean eliminar son bajas se utilizan nuacutecleos parecidos a los de los transformadores (en fuentes de alimentacioacuten sobre todo) Asiacute nos encontraremos con las configuraciones propias de estos uacuteltimos Las secciones de los nuacutecleos pueden tener forma de EI M UI y L
Bobina de ferrita Bobina de ferrita de
nido de abeja Bobinas de ferrita
para SMD Bobinas con nuacutecleo
toroidal
Las bobinas de nido de abeja se utilizan en los circuitos sintonizadores de aparatos de radio en las gamas de onda media y larga Gracias a la forma del bobinado se consiguen altos valores inductivos en un volumen miacutenimo Las bobinas de nuacutecleo toroidal se caracterizan por que el flujo generado no se dispersa hacia el exterior ya que por su forma se crea un flujo magneacutetico cerrado dotaacutendolas de un gran rendimiento y precisioacuten La bobinas de ferrita arrolladas sobre nuacutecleo de ferrita normalmente ciliacutendricos con
aplicaciones en radio es muy interesante desde el punto de vista practico ya que permite emplear el conjunto como antena colocaacutendola directamente en el receptor
Las bobinas grabadas sobre el cobre en un circuito impreso tienen la ventaja de su miacutenimo coste pero son difiacutecilmente ajustables mediante nuacutecleo
2 VARIABLES
Tambieacuten se fabrican bobinas ajustables Normalmente la variacioacuten de inductancia se produce por desplazamiento del nuacutecleo Las bobinas blindadas pueden ser variables o fijas consisten encerrar la bobina dentro de una cubierta metaacutelica ciliacutendrica o cuadrada cuya misioacuten es limitar el flujo electromagneacutetico creado por la propia bobina y que puede afectar negativamente a los componentes cercanos a la misma
IDENTIFICACIOacuteN DE LAS BOBINAS
Las bobinas se pueden identificar mediante un coacutedigo de colores similar al de las resistencias o mediante serigrafiacutea directa Las bobinas que se pueden identificar mediante coacutedigo de colores presentan un aspecto semejante a las resistencias
Color
1ordf Cifra y 2ordf
Cifra
Multiplicador
Tolerancia
Negro
0 1 -
Marroacuten 1 10 -
Rojo 2 100 -
Naranja 3 1000 3
Amarillo 4 - -
Verde 5 - -
Azul 6 - -
Violeta 7 - -
Gris 8 - -
Blanco 9 - -
Oro - 01 5
Plata - 001 10
Ninguno - - 20
El valor nominal de las bobinas viene marcado en microhenrios (
RESISTENCIAS DEPENDIENTES DE LA LUZ
1 LDR (LIGHT DEPENDENT RESISTOR)
RESISTENCIAS DEPENDIENTES DE LA TEMPERATURA
2 NTC (NEGATIVE TEMPERATURE COEFFICIENT)
3 PTC (POSITIVE TEMPERATURE COEFFICIENT)
RESISTENCIAS DEPENDIENTES DE LA TENSIOacuteN
4 VDR (VOLTAGE DEPENDENT RESISTOR)
1 LDR
La resistencia de este tipos de componentes varia en funcioacuten de la luz que recibe en su superficie Asiacute cuando estaacuten en oscuridad su resistencia es alta y cuando reciben luz su resistencia disminuye considerablemente Los materiales que intervienen en su construccioacuten son Sulfuro de Cadmio utilizado como elemento sensible a las radiaciones visibles y sulfuro de plomo se emplean en las LDR que trabajan en el margen de las radiaciones infrarrojas Estos materiales se colocan en encapsulados de vidrio o resina Su uso maacutes comuacuten se encuentra en apertura y cierre de puertas movimiento y paro de cintas trasportadoras ascensores contadores alarmas control de iluminacioacuten
Siacutembolos de la LDR Aspecto fiacutesico real de las fotoceacutelulas o LDR
Las caracteriacutesticas teacutecnicas se estudian teniendo en cuenta la variacioacuten de su resistencia en funcioacuten de la luz que reciben en su superficie en lux
EL DIODO
Las propiedades de los materiales semiconductores se conociacutean en 1874 cuando se observoacute la conduccioacuten en un sentido en cristales de sulfuro 25 antildeos maacutes tarde se empleoacute el rectificador de cristales de galena para la deteccioacuten de ondas Durante la Segunda Guerra Mundial se desarrolloacute el primer dispositivo con las propiedades que hoy conocemos el diodo de germanio
DI
RE
CT
El
diod
o
con
duc
POLARIZACIOacuteN
CIRCUITO
CARACTERIacuteSTICAS
A
el
aacuteno
do
se
con
ecta
al
posi
tivo
de
la
bate
riacutea
y el
caacuteto
do
al
neg
ativ
o
e
con
una
caiacuted
a de
tens
ioacuten
de
06
a
07
V
El
valo
r de
la
resi
sten
cia
inte
rna
seri
a
muy
bajo
Se
co
mp
ort
a
co
mo
un
int
err
upt
or
cer
rad
o
INVERSA
el aacutenodo se conecta al negativo y
el caacutetodo
al positivo de la bateriacutea
El diodo no conduce y toda la
tensioacuten de la pila cae sobre el
Puede existir una corriente de fuga
del orden de uA
El valor de la resistencia interna
seriacutea muy alto
Se comporta como un interruptor
abierto
SIMBOLOGIacuteA
Diodo rectificador Diodo Schottky Diodo zener
Diodo varicap Diodo Pin Diodo tuacutenel Diodo LED
Fotodiodo Puente rectificador
CARACTERISTICAS TECNICAS
Como todos los componentes electroacutenicos los diodos poseen propiedades que les diferencia de los demaacutes semiconductores Es necesario conocer estas pues los libros de caracteriacutesticas y las necesidades de disentildeo asiacute lo requieren En estos apuntes apareceraacuten las maacutes importantes desde el punto de vista practico
Valores nominales de tensioacuten
VF = Tensioacuten directa en los extremos del diodo en conduccioacuten
VR = Tensioacuten inversa en los extremos del diodo en polarizacioacuten inversa
VRS
M = Tensioacuten inversa de pico no repetitiva
VRR
M = Tensioacuten inversa de pico repetitiva
VRWM = Tensioacuten inversa de cresta de funcionamiento
Valores nominales de corriente
IF = Corriente directa
IR = Corriente inversa
IFAV = Valor medio de la forma de onda de la corriente durante un periodo
IFRM
S = Corriente eficaz en estado de conduc
cioacuten Es la maacutexima corriente eficaz que el diodo es capaz de soportar
IFSM = Corriente directa de pico (inicial) no repetitiva
AV= Average(promedio) RMS= Root Mean Square (raiacutez de la media cuadraacutetica)
Valores nominales de temperatura
Tstg = Indica los valores maacuteximos y miacutenimos de la temperatura
de almacenamiento
Tj = Valor maacuteximo de la temperatura que soporta la unioacuten de los semiconductores Si quieres ver la curva caracteriacutestica del diodo pulsa aquiacute
TIPOS DE DIODOS-
DIODOS METAL-SEMICONDUCTOR- Los maacutes antiguos son los de germanio con punta de tungsteno o de oro Su aplicacioacuten maacutes
importante se encuentra en HF VHF y UHF Tambieacuten se utilizan como detectores en los receptores de modulacioacuten de frecuencia Por el tipo de unioacuten que tiene posee una capacidad muy baja asiacute
como una resistencia interna en conduccioacuten que produce una tensioacuten maacutexima de 02 a 03v El diodo Schottky son un tipo de diodo cuya construccioacuten se basa en la unioacuten metal conductor
con algunas diferencias respecto del anterior Fue desarrollado por la Hewlett-Packard en USA a principios de la deacutecada de los 70 La conexioacuten se establece entre un metal y un material semicond
uctor con gran concentracioacuten de impurezas de forma que solo existiraacute un movimiento de electrones ya que son los uacutenicos portadores mayoritarios en ambos materiales Al igual que el de germanio y por
la misma razoacuten la tensioacuten de umbral cuando alcanza la conduccioacuten es de 02 a 03v Igualmente tienen una respuesta notable a altas frecuencias encontrando en este campo sus aplicacione
s maacutes frecuentes Un inconveniente de esto tipo de diodos se refiere a la poca intensidad que es capaz de soportar entre sus extremos El encapsulado de estos diodos es en forma de cilindro de
plaacutestico o de vidrio De configuracioacuten axial Sobre el cuerpo se marca el caacutetodo mediante un anillo serigrafiado
Diodo de punta de germanio Diodo Schottky
DIODOS RECTIFICADORES- Su construccioacuten estaacute basada en la
unioacuten PN siendo su principal aplicacioacuten como rectificadores Este tipo de diodos (normalmente de silicio) soportan elevadas temperaturas (hasta 200ordmC en la unioacuten) siendo su resistencia muy baja y
la corriente en tensioacuten inversa muy pequentildea Gracias a esto se pueden construir diodos de pequentildeas dimensiones para potencias relativamente grandes desbancando asiacute a los diodos termoi
oacutenicos desde hace tiempo Sus aplicaciones van desde elemento indispensable en fuentes de alimentacioacuten como en televisioacuten aparatos de rayos X y microscopios electroacutenicos donde deben rect
ificar tensiones altiacutesimas En fuentes de alimentacioacuten se utilizan los diodos formando configuracioacuten en puente (con cuatro diodos en sistemas monofaacutesicos) o utilizando los puentes integrados que
a tal efecto se fabrican y que simplifican en gran medida el proceso de disentildeo de una placa de circuito impreso Los distintos encapsulados de estos diodos dependen del nivel de potencia que tengan
que disipar Hasta 1w se emplean encapsulados de plaacutestico Por encima de este valor el encapsulado es metaacutelico y en potencias maacutes elevadas es necesario que el encapsulado tenga previsto una
rosca para fijar este a un radiador y asiacute ayudar al diodo a disipar el calor producido por esas altas corrientes Igual le pasa a los puentes de diodos integrados
DIODO RECTIFICADOR COMO
ELEMENTO DE PROTECCION- La desactivacioacuten de un releacute provoca una corriente de descarga de la bobina en sentido inverso que pone en peligro el elemento electroacutenico utilizado para su acti
vacioacuten Un diodo polarizado inversamente cortocircuita dicha corriente y elimina el problema El inconveniente que presenta es que la descarga de la bobina es maacutes lenta asiacute que la frecuencia a la
que puede ser activado el releacute es maacutes baja Se le llama comuacutenmente diodo volante
DIODO RECTIFICADOR COMO ELEMENTO DE PROTECCION DE UN DIODO LED EN ALTERNA- El dio
do LED cuando se polariza en ca directamente conduce y la tensioacuten cae sobre la resistencia limitadora sin embargo cuando se polariza inversamente toda la tensioacuten se encuentra en los extr
emos del diodo lo que puede destruirlo
DIODOS ZENER- Se emplean para producir entre sus extremos una tensioacuten constante e independiente de la corriente que las atraviesa seguacuten sus
especificaciones Para conseguir esto se aprovecha la propiedad que tiene la unioacuten PN cuando se polariza inversamente al llegar a la tensioacuten de ruptura (tensioacuten de zener) pues la intensidad invers
a del diodo sufre un aumento brusco Para evitar la destruccioacuten del diodo por la avalancha producida por el aumento de la intensidad se le pone en serie una resistencia que limita dicha
corriente Se producen desde 33v y con una potencia miacutenima de 250mW Los encapsulados pueden ser de plaacutestico o metaacutelico seguacuten la potencia que tenga que disipar Si quieres ver la curva caract
eriacutestica de un diodo zener pulsa aquiacute
DIODOS LED ( Light Emitting Diode)-Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodo rectificador sin embargo su tensioacuten de umbral se encuentra entre 13 y 4v dependiendo del color del diodo
Color Tensioacuten en directo
Infrarrojo 13v
Rojo
17v
Naranja
20v
Amarillo
25v
Verde
25v
Azul
40v
El conocimiento de esta tensioacuten es fundamental para el disentildeo del circuito en el que sea necesaria su presencia pues normalmente se le coloca en serie una resistencia que limita la intensidad que circularaacute por el Cuando se polariza directamente se comporta como una lamparita que emite una luz cuyo color depende de los materiales con los que se fabrica Cuando se polariza inversamente no se enciende y ademaacutes no deja circular la corriente La intensidad miacutenima para que un diodo LED emita luz visible es de 4mA y por precaucioacuten como maacuteximo debe aplicarse 50mA Para identificar los terminales del diodo LED observaremos como el caacutetodo seraacute el terminal maacutes corto siendo el maacutes largo el aacutenodo Ademaacutes en el encapsulado normalmente de plaacutestico se observa un chaflaacuten en el lado en el que se encuentra el caacutetodo Se utilizan como sentildeal visual y en el caso de los infrarrojos en los mandos a distancia Se fabrican algunos LEDs especiales LED bicolor- Estaacuten formados por dos diodos conectados en paralelo e inverso Se suele utilizar en la deteccioacuten de polaridad LED tricolor- Formado por dos diodos LED (verde y rojo) montado con el caacutetodo comuacuten El terminal maacutes corto es el aacutenodo rojo el del centro es el caacutetodo comuacuten y el tercero es el aacutenodo verde Display- Es una combinacioacuten de diodos LED que permiten visualizar letras y nuacutemeros Se
denominan comuacutenmente displays de 7 segmentos Se fabrican en dos configuraciones aacutenodo comuacuten y caacutetodo comuacuten
Estructura de un LED
bicolor
Estructura de un LED
tricolor
Display
Display
de caacutetodo comuacuten
Display
de aacutenodo comuacuten
Disposicioacuten de los pines en un display
FOTODIODO- Son dispositivos semiconductores construidos con una unioacuten PN sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja Para que su funcionamiento sea correcto se polarizaraacuten inversamente con lo que produciraacuten una cierta circulacioacuten de corriente cuando sean excitados por la luz Debido a su construccioacuten se comportan como ceacutelulas fotovoltaicas es decir en ausencia de tensioacuten exterior generan una tensioacuten muy pequentildea con el positivo en el aacutenodo y el negativo en el caacutetodo Tienen una velocidad de respuesta a los cambios bruscos de luminosidad mayores a las ceacutelulas fotoeleacutectricas Actualmente y en muchos circuitos estaacutes uacuteltimas se estaacuten sustituyendo por ellos debido a la ventaja anteriormente citada
DIODO DE CAPACIDAD VARIABLE (VARICAP)- Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unioacuten PN varia en funcioacuten de la tensioacuten inversa aplicada entre sus extremos Al aumentar dicha tensioacuten aumenta la anchura de esa barrera disminuyendo asiacute la capacidad del diodo De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensioacuten Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500pF La tensioacuten inversa miacutenima tiene que ser de 1v La aplicacioacuten de estos diodos se encuentra en la sintoniacutea de TV modulacioacuten de frecuencia en transmisiones de FM y radio sobre todo
En esta tabla no estaacuten todos los encapsulados en los que se fabrican los diodos pero si estaacuten los maacutes importantes
DO-5
DO-35
DO-41
TO-220AC
TO-3
PWRTAB PWRTABS SOT-223
SMA
SMB
SMC
D618s
l
D2pak
Dpak
TO-200AB
TO-200AC
Puentes rectificadores
B380C1000G(GS)
KBPC(D46)
KBB(D37)
GBL
GBU (IR) IN LINE
5S2(FAGOR)
GBPC(D34) (IR)
POWER-L(FAGOR)
MB(D34) POWER (FAGOR)
MT(D63)
DF8(D71) DF(D70)
Todos los semiconductores tienen serigrafiados nuacutemeros y letras que especifican y describen de que tipo de dispositivo se trata Existen varias nomenclaturas o coacutedigos que pretenden
darnos esta preciada informacioacuten De todas destacan tres PROELECTRON (Europea) que consta de dos letras y tres cifras para los componentes utilizados en radio televisioacuten y audio o de tres letras y dos nuacutemeros para dispositivos industriales La primera letra precisa el material del que estaacute hecho el dispositivo y la segunda letra el tipo de componente El resto del coacutedigo nuacutemeros generalmente indica la aplicacioacuten general a la que se aplica Para la identificacioacuten de
estos dispositivos se utiliza la tabla que sigue a continuacioacuten
La primera
letra
indi
ca el
materia
l se
miconductor utilizado en la
construccioacuten del dispositivo
A Germanio
B Silicio
C Arseniuro de
Galio
D
Antimoniur
o de Indio
R Material de otro tipo
La segunda letra
indica la
constr
uccioacuten y
utilizacioacuten principal del dispositivo
A Diodo de sentildeal (diodo detector de conmutacioacuten a alta velocidad mezclador)
B Diodo de capacidad variable
(varicap)
C Transistor para
aplicacioacuten en baja
frecuencia
D Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
baja
frec
uen
cia
E Dio
do
tuacutene
l
F
Tra
nsis
tor
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
L Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
P Dis
posi
tivo
sens
ible
a
las
radi
acio
nes
R Dis
posi
tivo
de
con
mut
acioacute
n o
de
cont
rol
gob
ern
ado
eleacutec
tric
ame
nte
y
teni
end
o un
efec
to
de
rupt
ura
(tiri
stor
)
S Tra
nsis
tor
de
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
T Dispositivo de potencia
para
conmutacioacuten o
control gobernado eleacutectricamente y
teniend
o un efecto de
rupt
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
aplicaciones en radio es muy interesante desde el punto de vista practico ya que permite emplear el conjunto como antena colocaacutendola directamente en el receptor
Las bobinas grabadas sobre el cobre en un circuito impreso tienen la ventaja de su miacutenimo coste pero son difiacutecilmente ajustables mediante nuacutecleo
2 VARIABLES
Tambieacuten se fabrican bobinas ajustables Normalmente la variacioacuten de inductancia se produce por desplazamiento del nuacutecleo Las bobinas blindadas pueden ser variables o fijas consisten encerrar la bobina dentro de una cubierta metaacutelica ciliacutendrica o cuadrada cuya misioacuten es limitar el flujo electromagneacutetico creado por la propia bobina y que puede afectar negativamente a los componentes cercanos a la misma
IDENTIFICACIOacuteN DE LAS BOBINAS
Las bobinas se pueden identificar mediante un coacutedigo de colores similar al de las resistencias o mediante serigrafiacutea directa Las bobinas que se pueden identificar mediante coacutedigo de colores presentan un aspecto semejante a las resistencias
Color
1ordf Cifra y 2ordf
Cifra
Multiplicador
Tolerancia
Negro
0 1 -
Marroacuten 1 10 -
Rojo 2 100 -
Naranja 3 1000 3
Amarillo 4 - -
Verde 5 - -
Azul 6 - -
Violeta 7 - -
Gris 8 - -
Blanco 9 - -
Oro - 01 5
Plata - 001 10
Ninguno - - 20
El valor nominal de las bobinas viene marcado en microhenrios (
RESISTENCIAS DEPENDIENTES DE LA LUZ
1 LDR (LIGHT DEPENDENT RESISTOR)
RESISTENCIAS DEPENDIENTES DE LA TEMPERATURA
2 NTC (NEGATIVE TEMPERATURE COEFFICIENT)
3 PTC (POSITIVE TEMPERATURE COEFFICIENT)
RESISTENCIAS DEPENDIENTES DE LA TENSIOacuteN
4 VDR (VOLTAGE DEPENDENT RESISTOR)
1 LDR
La resistencia de este tipos de componentes varia en funcioacuten de la luz que recibe en su superficie Asiacute cuando estaacuten en oscuridad su resistencia es alta y cuando reciben luz su resistencia disminuye considerablemente Los materiales que intervienen en su construccioacuten son Sulfuro de Cadmio utilizado como elemento sensible a las radiaciones visibles y sulfuro de plomo se emplean en las LDR que trabajan en el margen de las radiaciones infrarrojas Estos materiales se colocan en encapsulados de vidrio o resina Su uso maacutes comuacuten se encuentra en apertura y cierre de puertas movimiento y paro de cintas trasportadoras ascensores contadores alarmas control de iluminacioacuten
Siacutembolos de la LDR Aspecto fiacutesico real de las fotoceacutelulas o LDR
Las caracteriacutesticas teacutecnicas se estudian teniendo en cuenta la variacioacuten de su resistencia en funcioacuten de la luz que reciben en su superficie en lux
EL DIODO
Las propiedades de los materiales semiconductores se conociacutean en 1874 cuando se observoacute la conduccioacuten en un sentido en cristales de sulfuro 25 antildeos maacutes tarde se empleoacute el rectificador de cristales de galena para la deteccioacuten de ondas Durante la Segunda Guerra Mundial se desarrolloacute el primer dispositivo con las propiedades que hoy conocemos el diodo de germanio
DI
RE
CT
El
diod
o
con
duc
POLARIZACIOacuteN
CIRCUITO
CARACTERIacuteSTICAS
A
el
aacuteno
do
se
con
ecta
al
posi
tivo
de
la
bate
riacutea
y el
caacuteto
do
al
neg
ativ
o
e
con
una
caiacuted
a de
tens
ioacuten
de
06
a
07
V
El
valo
r de
la
resi
sten
cia
inte
rna
seri
a
muy
bajo
Se
co
mp
ort
a
co
mo
un
int
err
upt
or
cer
rad
o
INVERSA
el aacutenodo se conecta al negativo y
el caacutetodo
al positivo de la bateriacutea
El diodo no conduce y toda la
tensioacuten de la pila cae sobre el
Puede existir una corriente de fuga
del orden de uA
El valor de la resistencia interna
seriacutea muy alto
Se comporta como un interruptor
abierto
SIMBOLOGIacuteA
Diodo rectificador Diodo Schottky Diodo zener
Diodo varicap Diodo Pin Diodo tuacutenel Diodo LED
Fotodiodo Puente rectificador
CARACTERISTICAS TECNICAS
Como todos los componentes electroacutenicos los diodos poseen propiedades que les diferencia de los demaacutes semiconductores Es necesario conocer estas pues los libros de caracteriacutesticas y las necesidades de disentildeo asiacute lo requieren En estos apuntes apareceraacuten las maacutes importantes desde el punto de vista practico
Valores nominales de tensioacuten
VF = Tensioacuten directa en los extremos del diodo en conduccioacuten
VR = Tensioacuten inversa en los extremos del diodo en polarizacioacuten inversa
VRS
M = Tensioacuten inversa de pico no repetitiva
VRR
M = Tensioacuten inversa de pico repetitiva
VRWM = Tensioacuten inversa de cresta de funcionamiento
Valores nominales de corriente
IF = Corriente directa
IR = Corriente inversa
IFAV = Valor medio de la forma de onda de la corriente durante un periodo
IFRM
S = Corriente eficaz en estado de conduc
cioacuten Es la maacutexima corriente eficaz que el diodo es capaz de soportar
IFSM = Corriente directa de pico (inicial) no repetitiva
AV= Average(promedio) RMS= Root Mean Square (raiacutez de la media cuadraacutetica)
Valores nominales de temperatura
Tstg = Indica los valores maacuteximos y miacutenimos de la temperatura
de almacenamiento
Tj = Valor maacuteximo de la temperatura que soporta la unioacuten de los semiconductores Si quieres ver la curva caracteriacutestica del diodo pulsa aquiacute
TIPOS DE DIODOS-
DIODOS METAL-SEMICONDUCTOR- Los maacutes antiguos son los de germanio con punta de tungsteno o de oro Su aplicacioacuten maacutes
importante se encuentra en HF VHF y UHF Tambieacuten se utilizan como detectores en los receptores de modulacioacuten de frecuencia Por el tipo de unioacuten que tiene posee una capacidad muy baja asiacute
como una resistencia interna en conduccioacuten que produce una tensioacuten maacutexima de 02 a 03v El diodo Schottky son un tipo de diodo cuya construccioacuten se basa en la unioacuten metal conductor
con algunas diferencias respecto del anterior Fue desarrollado por la Hewlett-Packard en USA a principios de la deacutecada de los 70 La conexioacuten se establece entre un metal y un material semicond
uctor con gran concentracioacuten de impurezas de forma que solo existiraacute un movimiento de electrones ya que son los uacutenicos portadores mayoritarios en ambos materiales Al igual que el de germanio y por
la misma razoacuten la tensioacuten de umbral cuando alcanza la conduccioacuten es de 02 a 03v Igualmente tienen una respuesta notable a altas frecuencias encontrando en este campo sus aplicacione
s maacutes frecuentes Un inconveniente de esto tipo de diodos se refiere a la poca intensidad que es capaz de soportar entre sus extremos El encapsulado de estos diodos es en forma de cilindro de
plaacutestico o de vidrio De configuracioacuten axial Sobre el cuerpo se marca el caacutetodo mediante un anillo serigrafiado
Diodo de punta de germanio Diodo Schottky
DIODOS RECTIFICADORES- Su construccioacuten estaacute basada en la
unioacuten PN siendo su principal aplicacioacuten como rectificadores Este tipo de diodos (normalmente de silicio) soportan elevadas temperaturas (hasta 200ordmC en la unioacuten) siendo su resistencia muy baja y
la corriente en tensioacuten inversa muy pequentildea Gracias a esto se pueden construir diodos de pequentildeas dimensiones para potencias relativamente grandes desbancando asiacute a los diodos termoi
oacutenicos desde hace tiempo Sus aplicaciones van desde elemento indispensable en fuentes de alimentacioacuten como en televisioacuten aparatos de rayos X y microscopios electroacutenicos donde deben rect
ificar tensiones altiacutesimas En fuentes de alimentacioacuten se utilizan los diodos formando configuracioacuten en puente (con cuatro diodos en sistemas monofaacutesicos) o utilizando los puentes integrados que
a tal efecto se fabrican y que simplifican en gran medida el proceso de disentildeo de una placa de circuito impreso Los distintos encapsulados de estos diodos dependen del nivel de potencia que tengan
que disipar Hasta 1w se emplean encapsulados de plaacutestico Por encima de este valor el encapsulado es metaacutelico y en potencias maacutes elevadas es necesario que el encapsulado tenga previsto una
rosca para fijar este a un radiador y asiacute ayudar al diodo a disipar el calor producido por esas altas corrientes Igual le pasa a los puentes de diodos integrados
DIODO RECTIFICADOR COMO
ELEMENTO DE PROTECCION- La desactivacioacuten de un releacute provoca una corriente de descarga de la bobina en sentido inverso que pone en peligro el elemento electroacutenico utilizado para su acti
vacioacuten Un diodo polarizado inversamente cortocircuita dicha corriente y elimina el problema El inconveniente que presenta es que la descarga de la bobina es maacutes lenta asiacute que la frecuencia a la
que puede ser activado el releacute es maacutes baja Se le llama comuacutenmente diodo volante
DIODO RECTIFICADOR COMO ELEMENTO DE PROTECCION DE UN DIODO LED EN ALTERNA- El dio
do LED cuando se polariza en ca directamente conduce y la tensioacuten cae sobre la resistencia limitadora sin embargo cuando se polariza inversamente toda la tensioacuten se encuentra en los extr
emos del diodo lo que puede destruirlo
DIODOS ZENER- Se emplean para producir entre sus extremos una tensioacuten constante e independiente de la corriente que las atraviesa seguacuten sus
especificaciones Para conseguir esto se aprovecha la propiedad que tiene la unioacuten PN cuando se polariza inversamente al llegar a la tensioacuten de ruptura (tensioacuten de zener) pues la intensidad invers
a del diodo sufre un aumento brusco Para evitar la destruccioacuten del diodo por la avalancha producida por el aumento de la intensidad se le pone en serie una resistencia que limita dicha
corriente Se producen desde 33v y con una potencia miacutenima de 250mW Los encapsulados pueden ser de plaacutestico o metaacutelico seguacuten la potencia que tenga que disipar Si quieres ver la curva caract
eriacutestica de un diodo zener pulsa aquiacute
DIODOS LED ( Light Emitting Diode)-Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodo rectificador sin embargo su tensioacuten de umbral se encuentra entre 13 y 4v dependiendo del color del diodo
Color Tensioacuten en directo
Infrarrojo 13v
Rojo
17v
Naranja
20v
Amarillo
25v
Verde
25v
Azul
40v
El conocimiento de esta tensioacuten es fundamental para el disentildeo del circuito en el que sea necesaria su presencia pues normalmente se le coloca en serie una resistencia que limita la intensidad que circularaacute por el Cuando se polariza directamente se comporta como una lamparita que emite una luz cuyo color depende de los materiales con los que se fabrica Cuando se polariza inversamente no se enciende y ademaacutes no deja circular la corriente La intensidad miacutenima para que un diodo LED emita luz visible es de 4mA y por precaucioacuten como maacuteximo debe aplicarse 50mA Para identificar los terminales del diodo LED observaremos como el caacutetodo seraacute el terminal maacutes corto siendo el maacutes largo el aacutenodo Ademaacutes en el encapsulado normalmente de plaacutestico se observa un chaflaacuten en el lado en el que se encuentra el caacutetodo Se utilizan como sentildeal visual y en el caso de los infrarrojos en los mandos a distancia Se fabrican algunos LEDs especiales LED bicolor- Estaacuten formados por dos diodos conectados en paralelo e inverso Se suele utilizar en la deteccioacuten de polaridad LED tricolor- Formado por dos diodos LED (verde y rojo) montado con el caacutetodo comuacuten El terminal maacutes corto es el aacutenodo rojo el del centro es el caacutetodo comuacuten y el tercero es el aacutenodo verde Display- Es una combinacioacuten de diodos LED que permiten visualizar letras y nuacutemeros Se
denominan comuacutenmente displays de 7 segmentos Se fabrican en dos configuraciones aacutenodo comuacuten y caacutetodo comuacuten
Estructura de un LED
bicolor
Estructura de un LED
tricolor
Display
Display
de caacutetodo comuacuten
Display
de aacutenodo comuacuten
Disposicioacuten de los pines en un display
FOTODIODO- Son dispositivos semiconductores construidos con una unioacuten PN sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja Para que su funcionamiento sea correcto se polarizaraacuten inversamente con lo que produciraacuten una cierta circulacioacuten de corriente cuando sean excitados por la luz Debido a su construccioacuten se comportan como ceacutelulas fotovoltaicas es decir en ausencia de tensioacuten exterior generan una tensioacuten muy pequentildea con el positivo en el aacutenodo y el negativo en el caacutetodo Tienen una velocidad de respuesta a los cambios bruscos de luminosidad mayores a las ceacutelulas fotoeleacutectricas Actualmente y en muchos circuitos estaacutes uacuteltimas se estaacuten sustituyendo por ellos debido a la ventaja anteriormente citada
DIODO DE CAPACIDAD VARIABLE (VARICAP)- Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unioacuten PN varia en funcioacuten de la tensioacuten inversa aplicada entre sus extremos Al aumentar dicha tensioacuten aumenta la anchura de esa barrera disminuyendo asiacute la capacidad del diodo De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensioacuten Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500pF La tensioacuten inversa miacutenima tiene que ser de 1v La aplicacioacuten de estos diodos se encuentra en la sintoniacutea de TV modulacioacuten de frecuencia en transmisiones de FM y radio sobre todo
En esta tabla no estaacuten todos los encapsulados en los que se fabrican los diodos pero si estaacuten los maacutes importantes
DO-5
DO-35
DO-41
TO-220AC
TO-3
PWRTAB PWRTABS SOT-223
SMA
SMB
SMC
D618s
l
D2pak
Dpak
TO-200AB
TO-200AC
Puentes rectificadores
B380C1000G(GS)
KBPC(D46)
KBB(D37)
GBL
GBU (IR) IN LINE
5S2(FAGOR)
GBPC(D34) (IR)
POWER-L(FAGOR)
MB(D34) POWER (FAGOR)
MT(D63)
DF8(D71) DF(D70)
Todos los semiconductores tienen serigrafiados nuacutemeros y letras que especifican y describen de que tipo de dispositivo se trata Existen varias nomenclaturas o coacutedigos que pretenden
darnos esta preciada informacioacuten De todas destacan tres PROELECTRON (Europea) que consta de dos letras y tres cifras para los componentes utilizados en radio televisioacuten y audio o de tres letras y dos nuacutemeros para dispositivos industriales La primera letra precisa el material del que estaacute hecho el dispositivo y la segunda letra el tipo de componente El resto del coacutedigo nuacutemeros generalmente indica la aplicacioacuten general a la que se aplica Para la identificacioacuten de
estos dispositivos se utiliza la tabla que sigue a continuacioacuten
La primera
letra
indi
ca el
materia
l se
miconductor utilizado en la
construccioacuten del dispositivo
A Germanio
B Silicio
C Arseniuro de
Galio
D
Antimoniur
o de Indio
R Material de otro tipo
La segunda letra
indica la
constr
uccioacuten y
utilizacioacuten principal del dispositivo
A Diodo de sentildeal (diodo detector de conmutacioacuten a alta velocidad mezclador)
B Diodo de capacidad variable
(varicap)
C Transistor para
aplicacioacuten en baja
frecuencia
D Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
baja
frec
uen
cia
E Dio
do
tuacutene
l
F
Tra
nsis
tor
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
L Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
P Dis
posi
tivo
sens
ible
a
las
radi
acio
nes
R Dis
posi
tivo
de
con
mut
acioacute
n o
de
cont
rol
gob
ern
ado
eleacutec
tric
ame
nte
y
teni
end
o un
efec
to
de
rupt
ura
(tiri
stor
)
S Tra
nsis
tor
de
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
T Dispositivo de potencia
para
conmutacioacuten o
control gobernado eleacutectricamente y
teniend
o un efecto de
rupt
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
RESISTENCIAS DEPENDIENTES DE LA LUZ
1 LDR (LIGHT DEPENDENT RESISTOR)
RESISTENCIAS DEPENDIENTES DE LA TEMPERATURA
2 NTC (NEGATIVE TEMPERATURE COEFFICIENT)
3 PTC (POSITIVE TEMPERATURE COEFFICIENT)
RESISTENCIAS DEPENDIENTES DE LA TENSIOacuteN
4 VDR (VOLTAGE DEPENDENT RESISTOR)
1 LDR
La resistencia de este tipos de componentes varia en funcioacuten de la luz que recibe en su superficie Asiacute cuando estaacuten en oscuridad su resistencia es alta y cuando reciben luz su resistencia disminuye considerablemente Los materiales que intervienen en su construccioacuten son Sulfuro de Cadmio utilizado como elemento sensible a las radiaciones visibles y sulfuro de plomo se emplean en las LDR que trabajan en el margen de las radiaciones infrarrojas Estos materiales se colocan en encapsulados de vidrio o resina Su uso maacutes comuacuten se encuentra en apertura y cierre de puertas movimiento y paro de cintas trasportadoras ascensores contadores alarmas control de iluminacioacuten
Siacutembolos de la LDR Aspecto fiacutesico real de las fotoceacutelulas o LDR
Las caracteriacutesticas teacutecnicas se estudian teniendo en cuenta la variacioacuten de su resistencia en funcioacuten de la luz que reciben en su superficie en lux
EL DIODO
Las propiedades de los materiales semiconductores se conociacutean en 1874 cuando se observoacute la conduccioacuten en un sentido en cristales de sulfuro 25 antildeos maacutes tarde se empleoacute el rectificador de cristales de galena para la deteccioacuten de ondas Durante la Segunda Guerra Mundial se desarrolloacute el primer dispositivo con las propiedades que hoy conocemos el diodo de germanio
DI
RE
CT
El
diod
o
con
duc
POLARIZACIOacuteN
CIRCUITO
CARACTERIacuteSTICAS
A
el
aacuteno
do
se
con
ecta
al
posi
tivo
de
la
bate
riacutea
y el
caacuteto
do
al
neg
ativ
o
e
con
una
caiacuted
a de
tens
ioacuten
de
06
a
07
V
El
valo
r de
la
resi
sten
cia
inte
rna
seri
a
muy
bajo
Se
co
mp
ort
a
co
mo
un
int
err
upt
or
cer
rad
o
INVERSA
el aacutenodo se conecta al negativo y
el caacutetodo
al positivo de la bateriacutea
El diodo no conduce y toda la
tensioacuten de la pila cae sobre el
Puede existir una corriente de fuga
del orden de uA
El valor de la resistencia interna
seriacutea muy alto
Se comporta como un interruptor
abierto
SIMBOLOGIacuteA
Diodo rectificador Diodo Schottky Diodo zener
Diodo varicap Diodo Pin Diodo tuacutenel Diodo LED
Fotodiodo Puente rectificador
CARACTERISTICAS TECNICAS
Como todos los componentes electroacutenicos los diodos poseen propiedades que les diferencia de los demaacutes semiconductores Es necesario conocer estas pues los libros de caracteriacutesticas y las necesidades de disentildeo asiacute lo requieren En estos apuntes apareceraacuten las maacutes importantes desde el punto de vista practico
Valores nominales de tensioacuten
VF = Tensioacuten directa en los extremos del diodo en conduccioacuten
VR = Tensioacuten inversa en los extremos del diodo en polarizacioacuten inversa
VRS
M = Tensioacuten inversa de pico no repetitiva
VRR
M = Tensioacuten inversa de pico repetitiva
VRWM = Tensioacuten inversa de cresta de funcionamiento
Valores nominales de corriente
IF = Corriente directa
IR = Corriente inversa
IFAV = Valor medio de la forma de onda de la corriente durante un periodo
IFRM
S = Corriente eficaz en estado de conduc
cioacuten Es la maacutexima corriente eficaz que el diodo es capaz de soportar
IFSM = Corriente directa de pico (inicial) no repetitiva
AV= Average(promedio) RMS= Root Mean Square (raiacutez de la media cuadraacutetica)
Valores nominales de temperatura
Tstg = Indica los valores maacuteximos y miacutenimos de la temperatura
de almacenamiento
Tj = Valor maacuteximo de la temperatura que soporta la unioacuten de los semiconductores Si quieres ver la curva caracteriacutestica del diodo pulsa aquiacute
TIPOS DE DIODOS-
DIODOS METAL-SEMICONDUCTOR- Los maacutes antiguos son los de germanio con punta de tungsteno o de oro Su aplicacioacuten maacutes
importante se encuentra en HF VHF y UHF Tambieacuten se utilizan como detectores en los receptores de modulacioacuten de frecuencia Por el tipo de unioacuten que tiene posee una capacidad muy baja asiacute
como una resistencia interna en conduccioacuten que produce una tensioacuten maacutexima de 02 a 03v El diodo Schottky son un tipo de diodo cuya construccioacuten se basa en la unioacuten metal conductor
con algunas diferencias respecto del anterior Fue desarrollado por la Hewlett-Packard en USA a principios de la deacutecada de los 70 La conexioacuten se establece entre un metal y un material semicond
uctor con gran concentracioacuten de impurezas de forma que solo existiraacute un movimiento de electrones ya que son los uacutenicos portadores mayoritarios en ambos materiales Al igual que el de germanio y por
la misma razoacuten la tensioacuten de umbral cuando alcanza la conduccioacuten es de 02 a 03v Igualmente tienen una respuesta notable a altas frecuencias encontrando en este campo sus aplicacione
s maacutes frecuentes Un inconveniente de esto tipo de diodos se refiere a la poca intensidad que es capaz de soportar entre sus extremos El encapsulado de estos diodos es en forma de cilindro de
plaacutestico o de vidrio De configuracioacuten axial Sobre el cuerpo se marca el caacutetodo mediante un anillo serigrafiado
Diodo de punta de germanio Diodo Schottky
DIODOS RECTIFICADORES- Su construccioacuten estaacute basada en la
unioacuten PN siendo su principal aplicacioacuten como rectificadores Este tipo de diodos (normalmente de silicio) soportan elevadas temperaturas (hasta 200ordmC en la unioacuten) siendo su resistencia muy baja y
la corriente en tensioacuten inversa muy pequentildea Gracias a esto se pueden construir diodos de pequentildeas dimensiones para potencias relativamente grandes desbancando asiacute a los diodos termoi
oacutenicos desde hace tiempo Sus aplicaciones van desde elemento indispensable en fuentes de alimentacioacuten como en televisioacuten aparatos de rayos X y microscopios electroacutenicos donde deben rect
ificar tensiones altiacutesimas En fuentes de alimentacioacuten se utilizan los diodos formando configuracioacuten en puente (con cuatro diodos en sistemas monofaacutesicos) o utilizando los puentes integrados que
a tal efecto se fabrican y que simplifican en gran medida el proceso de disentildeo de una placa de circuito impreso Los distintos encapsulados de estos diodos dependen del nivel de potencia que tengan
que disipar Hasta 1w se emplean encapsulados de plaacutestico Por encima de este valor el encapsulado es metaacutelico y en potencias maacutes elevadas es necesario que el encapsulado tenga previsto una
rosca para fijar este a un radiador y asiacute ayudar al diodo a disipar el calor producido por esas altas corrientes Igual le pasa a los puentes de diodos integrados
DIODO RECTIFICADOR COMO
ELEMENTO DE PROTECCION- La desactivacioacuten de un releacute provoca una corriente de descarga de la bobina en sentido inverso que pone en peligro el elemento electroacutenico utilizado para su acti
vacioacuten Un diodo polarizado inversamente cortocircuita dicha corriente y elimina el problema El inconveniente que presenta es que la descarga de la bobina es maacutes lenta asiacute que la frecuencia a la
que puede ser activado el releacute es maacutes baja Se le llama comuacutenmente diodo volante
DIODO RECTIFICADOR COMO ELEMENTO DE PROTECCION DE UN DIODO LED EN ALTERNA- El dio
do LED cuando se polariza en ca directamente conduce y la tensioacuten cae sobre la resistencia limitadora sin embargo cuando se polariza inversamente toda la tensioacuten se encuentra en los extr
emos del diodo lo que puede destruirlo
DIODOS ZENER- Se emplean para producir entre sus extremos una tensioacuten constante e independiente de la corriente que las atraviesa seguacuten sus
especificaciones Para conseguir esto se aprovecha la propiedad que tiene la unioacuten PN cuando se polariza inversamente al llegar a la tensioacuten de ruptura (tensioacuten de zener) pues la intensidad invers
a del diodo sufre un aumento brusco Para evitar la destruccioacuten del diodo por la avalancha producida por el aumento de la intensidad se le pone en serie una resistencia que limita dicha
corriente Se producen desde 33v y con una potencia miacutenima de 250mW Los encapsulados pueden ser de plaacutestico o metaacutelico seguacuten la potencia que tenga que disipar Si quieres ver la curva caract
eriacutestica de un diodo zener pulsa aquiacute
DIODOS LED ( Light Emitting Diode)-Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodo rectificador sin embargo su tensioacuten de umbral se encuentra entre 13 y 4v dependiendo del color del diodo
Color Tensioacuten en directo
Infrarrojo 13v
Rojo
17v
Naranja
20v
Amarillo
25v
Verde
25v
Azul
40v
El conocimiento de esta tensioacuten es fundamental para el disentildeo del circuito en el que sea necesaria su presencia pues normalmente se le coloca en serie una resistencia que limita la intensidad que circularaacute por el Cuando se polariza directamente se comporta como una lamparita que emite una luz cuyo color depende de los materiales con los que se fabrica Cuando se polariza inversamente no se enciende y ademaacutes no deja circular la corriente La intensidad miacutenima para que un diodo LED emita luz visible es de 4mA y por precaucioacuten como maacuteximo debe aplicarse 50mA Para identificar los terminales del diodo LED observaremos como el caacutetodo seraacute el terminal maacutes corto siendo el maacutes largo el aacutenodo Ademaacutes en el encapsulado normalmente de plaacutestico se observa un chaflaacuten en el lado en el que se encuentra el caacutetodo Se utilizan como sentildeal visual y en el caso de los infrarrojos en los mandos a distancia Se fabrican algunos LEDs especiales LED bicolor- Estaacuten formados por dos diodos conectados en paralelo e inverso Se suele utilizar en la deteccioacuten de polaridad LED tricolor- Formado por dos diodos LED (verde y rojo) montado con el caacutetodo comuacuten El terminal maacutes corto es el aacutenodo rojo el del centro es el caacutetodo comuacuten y el tercero es el aacutenodo verde Display- Es una combinacioacuten de diodos LED que permiten visualizar letras y nuacutemeros Se
denominan comuacutenmente displays de 7 segmentos Se fabrican en dos configuraciones aacutenodo comuacuten y caacutetodo comuacuten
Estructura de un LED
bicolor
Estructura de un LED
tricolor
Display
Display
de caacutetodo comuacuten
Display
de aacutenodo comuacuten
Disposicioacuten de los pines en un display
FOTODIODO- Son dispositivos semiconductores construidos con una unioacuten PN sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja Para que su funcionamiento sea correcto se polarizaraacuten inversamente con lo que produciraacuten una cierta circulacioacuten de corriente cuando sean excitados por la luz Debido a su construccioacuten se comportan como ceacutelulas fotovoltaicas es decir en ausencia de tensioacuten exterior generan una tensioacuten muy pequentildea con el positivo en el aacutenodo y el negativo en el caacutetodo Tienen una velocidad de respuesta a los cambios bruscos de luminosidad mayores a las ceacutelulas fotoeleacutectricas Actualmente y en muchos circuitos estaacutes uacuteltimas se estaacuten sustituyendo por ellos debido a la ventaja anteriormente citada
DIODO DE CAPACIDAD VARIABLE (VARICAP)- Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unioacuten PN varia en funcioacuten de la tensioacuten inversa aplicada entre sus extremos Al aumentar dicha tensioacuten aumenta la anchura de esa barrera disminuyendo asiacute la capacidad del diodo De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensioacuten Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500pF La tensioacuten inversa miacutenima tiene que ser de 1v La aplicacioacuten de estos diodos se encuentra en la sintoniacutea de TV modulacioacuten de frecuencia en transmisiones de FM y radio sobre todo
En esta tabla no estaacuten todos los encapsulados en los que se fabrican los diodos pero si estaacuten los maacutes importantes
DO-5
DO-35
DO-41
TO-220AC
TO-3
PWRTAB PWRTABS SOT-223
SMA
SMB
SMC
D618s
l
D2pak
Dpak
TO-200AB
TO-200AC
Puentes rectificadores
B380C1000G(GS)
KBPC(D46)
KBB(D37)
GBL
GBU (IR) IN LINE
5S2(FAGOR)
GBPC(D34) (IR)
POWER-L(FAGOR)
MB(D34) POWER (FAGOR)
MT(D63)
DF8(D71) DF(D70)
Todos los semiconductores tienen serigrafiados nuacutemeros y letras que especifican y describen de que tipo de dispositivo se trata Existen varias nomenclaturas o coacutedigos que pretenden
darnos esta preciada informacioacuten De todas destacan tres PROELECTRON (Europea) que consta de dos letras y tres cifras para los componentes utilizados en radio televisioacuten y audio o de tres letras y dos nuacutemeros para dispositivos industriales La primera letra precisa el material del que estaacute hecho el dispositivo y la segunda letra el tipo de componente El resto del coacutedigo nuacutemeros generalmente indica la aplicacioacuten general a la que se aplica Para la identificacioacuten de
estos dispositivos se utiliza la tabla que sigue a continuacioacuten
La primera
letra
indi
ca el
materia
l se
miconductor utilizado en la
construccioacuten del dispositivo
A Germanio
B Silicio
C Arseniuro de
Galio
D
Antimoniur
o de Indio
R Material de otro tipo
La segunda letra
indica la
constr
uccioacuten y
utilizacioacuten principal del dispositivo
A Diodo de sentildeal (diodo detector de conmutacioacuten a alta velocidad mezclador)
B Diodo de capacidad variable
(varicap)
C Transistor para
aplicacioacuten en baja
frecuencia
D Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
baja
frec
uen
cia
E Dio
do
tuacutene
l
F
Tra
nsis
tor
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
L Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
P Dis
posi
tivo
sens
ible
a
las
radi
acio
nes
R Dis
posi
tivo
de
con
mut
acioacute
n o
de
cont
rol
gob
ern
ado
eleacutec
tric
ame
nte
y
teni
end
o un
efec
to
de
rupt
ura
(tiri
stor
)
S Tra
nsis
tor
de
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
T Dispositivo de potencia
para
conmutacioacuten o
control gobernado eleacutectricamente y
teniend
o un efecto de
rupt
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
A
el
aacuteno
do
se
con
ecta
al
posi
tivo
de
la
bate
riacutea
y el
caacuteto
do
al
neg
ativ
o
e
con
una
caiacuted
a de
tens
ioacuten
de
06
a
07
V
El
valo
r de
la
resi
sten
cia
inte
rna
seri
a
muy
bajo
Se
co
mp
ort
a
co
mo
un
int
err
upt
or
cer
rad
o
INVERSA
el aacutenodo se conecta al negativo y
el caacutetodo
al positivo de la bateriacutea
El diodo no conduce y toda la
tensioacuten de la pila cae sobre el
Puede existir una corriente de fuga
del orden de uA
El valor de la resistencia interna
seriacutea muy alto
Se comporta como un interruptor
abierto
SIMBOLOGIacuteA
Diodo rectificador Diodo Schottky Diodo zener
Diodo varicap Diodo Pin Diodo tuacutenel Diodo LED
Fotodiodo Puente rectificador
CARACTERISTICAS TECNICAS
Como todos los componentes electroacutenicos los diodos poseen propiedades que les diferencia de los demaacutes semiconductores Es necesario conocer estas pues los libros de caracteriacutesticas y las necesidades de disentildeo asiacute lo requieren En estos apuntes apareceraacuten las maacutes importantes desde el punto de vista practico
Valores nominales de tensioacuten
VF = Tensioacuten directa en los extremos del diodo en conduccioacuten
VR = Tensioacuten inversa en los extremos del diodo en polarizacioacuten inversa
VRS
M = Tensioacuten inversa de pico no repetitiva
VRR
M = Tensioacuten inversa de pico repetitiva
VRWM = Tensioacuten inversa de cresta de funcionamiento
Valores nominales de corriente
IF = Corriente directa
IR = Corriente inversa
IFAV = Valor medio de la forma de onda de la corriente durante un periodo
IFRM
S = Corriente eficaz en estado de conduc
cioacuten Es la maacutexima corriente eficaz que el diodo es capaz de soportar
IFSM = Corriente directa de pico (inicial) no repetitiva
AV= Average(promedio) RMS= Root Mean Square (raiacutez de la media cuadraacutetica)
Valores nominales de temperatura
Tstg = Indica los valores maacuteximos y miacutenimos de la temperatura
de almacenamiento
Tj = Valor maacuteximo de la temperatura que soporta la unioacuten de los semiconductores Si quieres ver la curva caracteriacutestica del diodo pulsa aquiacute
TIPOS DE DIODOS-
DIODOS METAL-SEMICONDUCTOR- Los maacutes antiguos son los de germanio con punta de tungsteno o de oro Su aplicacioacuten maacutes
importante se encuentra en HF VHF y UHF Tambieacuten se utilizan como detectores en los receptores de modulacioacuten de frecuencia Por el tipo de unioacuten que tiene posee una capacidad muy baja asiacute
como una resistencia interna en conduccioacuten que produce una tensioacuten maacutexima de 02 a 03v El diodo Schottky son un tipo de diodo cuya construccioacuten se basa en la unioacuten metal conductor
con algunas diferencias respecto del anterior Fue desarrollado por la Hewlett-Packard en USA a principios de la deacutecada de los 70 La conexioacuten se establece entre un metal y un material semicond
uctor con gran concentracioacuten de impurezas de forma que solo existiraacute un movimiento de electrones ya que son los uacutenicos portadores mayoritarios en ambos materiales Al igual que el de germanio y por
la misma razoacuten la tensioacuten de umbral cuando alcanza la conduccioacuten es de 02 a 03v Igualmente tienen una respuesta notable a altas frecuencias encontrando en este campo sus aplicacione
s maacutes frecuentes Un inconveniente de esto tipo de diodos se refiere a la poca intensidad que es capaz de soportar entre sus extremos El encapsulado de estos diodos es en forma de cilindro de
plaacutestico o de vidrio De configuracioacuten axial Sobre el cuerpo se marca el caacutetodo mediante un anillo serigrafiado
Diodo de punta de germanio Diodo Schottky
DIODOS RECTIFICADORES- Su construccioacuten estaacute basada en la
unioacuten PN siendo su principal aplicacioacuten como rectificadores Este tipo de diodos (normalmente de silicio) soportan elevadas temperaturas (hasta 200ordmC en la unioacuten) siendo su resistencia muy baja y
la corriente en tensioacuten inversa muy pequentildea Gracias a esto se pueden construir diodos de pequentildeas dimensiones para potencias relativamente grandes desbancando asiacute a los diodos termoi
oacutenicos desde hace tiempo Sus aplicaciones van desde elemento indispensable en fuentes de alimentacioacuten como en televisioacuten aparatos de rayos X y microscopios electroacutenicos donde deben rect
ificar tensiones altiacutesimas En fuentes de alimentacioacuten se utilizan los diodos formando configuracioacuten en puente (con cuatro diodos en sistemas monofaacutesicos) o utilizando los puentes integrados que
a tal efecto se fabrican y que simplifican en gran medida el proceso de disentildeo de una placa de circuito impreso Los distintos encapsulados de estos diodos dependen del nivel de potencia que tengan
que disipar Hasta 1w se emplean encapsulados de plaacutestico Por encima de este valor el encapsulado es metaacutelico y en potencias maacutes elevadas es necesario que el encapsulado tenga previsto una
rosca para fijar este a un radiador y asiacute ayudar al diodo a disipar el calor producido por esas altas corrientes Igual le pasa a los puentes de diodos integrados
DIODO RECTIFICADOR COMO
ELEMENTO DE PROTECCION- La desactivacioacuten de un releacute provoca una corriente de descarga de la bobina en sentido inverso que pone en peligro el elemento electroacutenico utilizado para su acti
vacioacuten Un diodo polarizado inversamente cortocircuita dicha corriente y elimina el problema El inconveniente que presenta es que la descarga de la bobina es maacutes lenta asiacute que la frecuencia a la
que puede ser activado el releacute es maacutes baja Se le llama comuacutenmente diodo volante
DIODO RECTIFICADOR COMO ELEMENTO DE PROTECCION DE UN DIODO LED EN ALTERNA- El dio
do LED cuando se polariza en ca directamente conduce y la tensioacuten cae sobre la resistencia limitadora sin embargo cuando se polariza inversamente toda la tensioacuten se encuentra en los extr
emos del diodo lo que puede destruirlo
DIODOS ZENER- Se emplean para producir entre sus extremos una tensioacuten constante e independiente de la corriente que las atraviesa seguacuten sus
especificaciones Para conseguir esto se aprovecha la propiedad que tiene la unioacuten PN cuando se polariza inversamente al llegar a la tensioacuten de ruptura (tensioacuten de zener) pues la intensidad invers
a del diodo sufre un aumento brusco Para evitar la destruccioacuten del diodo por la avalancha producida por el aumento de la intensidad se le pone en serie una resistencia que limita dicha
corriente Se producen desde 33v y con una potencia miacutenima de 250mW Los encapsulados pueden ser de plaacutestico o metaacutelico seguacuten la potencia que tenga que disipar Si quieres ver la curva caract
eriacutestica de un diodo zener pulsa aquiacute
DIODOS LED ( Light Emitting Diode)-Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodo rectificador sin embargo su tensioacuten de umbral se encuentra entre 13 y 4v dependiendo del color del diodo
Color Tensioacuten en directo
Infrarrojo 13v
Rojo
17v
Naranja
20v
Amarillo
25v
Verde
25v
Azul
40v
El conocimiento de esta tensioacuten es fundamental para el disentildeo del circuito en el que sea necesaria su presencia pues normalmente se le coloca en serie una resistencia que limita la intensidad que circularaacute por el Cuando se polariza directamente se comporta como una lamparita que emite una luz cuyo color depende de los materiales con los que se fabrica Cuando se polariza inversamente no se enciende y ademaacutes no deja circular la corriente La intensidad miacutenima para que un diodo LED emita luz visible es de 4mA y por precaucioacuten como maacuteximo debe aplicarse 50mA Para identificar los terminales del diodo LED observaremos como el caacutetodo seraacute el terminal maacutes corto siendo el maacutes largo el aacutenodo Ademaacutes en el encapsulado normalmente de plaacutestico se observa un chaflaacuten en el lado en el que se encuentra el caacutetodo Se utilizan como sentildeal visual y en el caso de los infrarrojos en los mandos a distancia Se fabrican algunos LEDs especiales LED bicolor- Estaacuten formados por dos diodos conectados en paralelo e inverso Se suele utilizar en la deteccioacuten de polaridad LED tricolor- Formado por dos diodos LED (verde y rojo) montado con el caacutetodo comuacuten El terminal maacutes corto es el aacutenodo rojo el del centro es el caacutetodo comuacuten y el tercero es el aacutenodo verde Display- Es una combinacioacuten de diodos LED que permiten visualizar letras y nuacutemeros Se
denominan comuacutenmente displays de 7 segmentos Se fabrican en dos configuraciones aacutenodo comuacuten y caacutetodo comuacuten
Estructura de un LED
bicolor
Estructura de un LED
tricolor
Display
Display
de caacutetodo comuacuten
Display
de aacutenodo comuacuten
Disposicioacuten de los pines en un display
FOTODIODO- Son dispositivos semiconductores construidos con una unioacuten PN sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja Para que su funcionamiento sea correcto se polarizaraacuten inversamente con lo que produciraacuten una cierta circulacioacuten de corriente cuando sean excitados por la luz Debido a su construccioacuten se comportan como ceacutelulas fotovoltaicas es decir en ausencia de tensioacuten exterior generan una tensioacuten muy pequentildea con el positivo en el aacutenodo y el negativo en el caacutetodo Tienen una velocidad de respuesta a los cambios bruscos de luminosidad mayores a las ceacutelulas fotoeleacutectricas Actualmente y en muchos circuitos estaacutes uacuteltimas se estaacuten sustituyendo por ellos debido a la ventaja anteriormente citada
DIODO DE CAPACIDAD VARIABLE (VARICAP)- Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unioacuten PN varia en funcioacuten de la tensioacuten inversa aplicada entre sus extremos Al aumentar dicha tensioacuten aumenta la anchura de esa barrera disminuyendo asiacute la capacidad del diodo De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensioacuten Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500pF La tensioacuten inversa miacutenima tiene que ser de 1v La aplicacioacuten de estos diodos se encuentra en la sintoniacutea de TV modulacioacuten de frecuencia en transmisiones de FM y radio sobre todo
En esta tabla no estaacuten todos los encapsulados en los que se fabrican los diodos pero si estaacuten los maacutes importantes
DO-5
DO-35
DO-41
TO-220AC
TO-3
PWRTAB PWRTABS SOT-223
SMA
SMB
SMC
D618s
l
D2pak
Dpak
TO-200AB
TO-200AC
Puentes rectificadores
B380C1000G(GS)
KBPC(D46)
KBB(D37)
GBL
GBU (IR) IN LINE
5S2(FAGOR)
GBPC(D34) (IR)
POWER-L(FAGOR)
MB(D34) POWER (FAGOR)
MT(D63)
DF8(D71) DF(D70)
Todos los semiconductores tienen serigrafiados nuacutemeros y letras que especifican y describen de que tipo de dispositivo se trata Existen varias nomenclaturas o coacutedigos que pretenden
darnos esta preciada informacioacuten De todas destacan tres PROELECTRON (Europea) que consta de dos letras y tres cifras para los componentes utilizados en radio televisioacuten y audio o de tres letras y dos nuacutemeros para dispositivos industriales La primera letra precisa el material del que estaacute hecho el dispositivo y la segunda letra el tipo de componente El resto del coacutedigo nuacutemeros generalmente indica la aplicacioacuten general a la que se aplica Para la identificacioacuten de
estos dispositivos se utiliza la tabla que sigue a continuacioacuten
La primera
letra
indi
ca el
materia
l se
miconductor utilizado en la
construccioacuten del dispositivo
A Germanio
B Silicio
C Arseniuro de
Galio
D
Antimoniur
o de Indio
R Material de otro tipo
La segunda letra
indica la
constr
uccioacuten y
utilizacioacuten principal del dispositivo
A Diodo de sentildeal (diodo detector de conmutacioacuten a alta velocidad mezclador)
B Diodo de capacidad variable
(varicap)
C Transistor para
aplicacioacuten en baja
frecuencia
D Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
baja
frec
uen
cia
E Dio
do
tuacutene
l
F
Tra
nsis
tor
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
L Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
P Dis
posi
tivo
sens
ible
a
las
radi
acio
nes
R Dis
posi
tivo
de
con
mut
acioacute
n o
de
cont
rol
gob
ern
ado
eleacutec
tric
ame
nte
y
teni
end
o un
efec
to
de
rupt
ura
(tiri
stor
)
S Tra
nsis
tor
de
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
T Dispositivo de potencia
para
conmutacioacuten o
control gobernado eleacutectricamente y
teniend
o un efecto de
rupt
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
SIMBOLOGIacuteA
Diodo rectificador Diodo Schottky Diodo zener
Diodo varicap Diodo Pin Diodo tuacutenel Diodo LED
Fotodiodo Puente rectificador
CARACTERISTICAS TECNICAS
Como todos los componentes electroacutenicos los diodos poseen propiedades que les diferencia de los demaacutes semiconductores Es necesario conocer estas pues los libros de caracteriacutesticas y las necesidades de disentildeo asiacute lo requieren En estos apuntes apareceraacuten las maacutes importantes desde el punto de vista practico
Valores nominales de tensioacuten
VF = Tensioacuten directa en los extremos del diodo en conduccioacuten
VR = Tensioacuten inversa en los extremos del diodo en polarizacioacuten inversa
VRS
M = Tensioacuten inversa de pico no repetitiva
VRR
M = Tensioacuten inversa de pico repetitiva
VRWM = Tensioacuten inversa de cresta de funcionamiento
Valores nominales de corriente
IF = Corriente directa
IR = Corriente inversa
IFAV = Valor medio de la forma de onda de la corriente durante un periodo
IFRM
S = Corriente eficaz en estado de conduc
cioacuten Es la maacutexima corriente eficaz que el diodo es capaz de soportar
IFSM = Corriente directa de pico (inicial) no repetitiva
AV= Average(promedio) RMS= Root Mean Square (raiacutez de la media cuadraacutetica)
Valores nominales de temperatura
Tstg = Indica los valores maacuteximos y miacutenimos de la temperatura
de almacenamiento
Tj = Valor maacuteximo de la temperatura que soporta la unioacuten de los semiconductores Si quieres ver la curva caracteriacutestica del diodo pulsa aquiacute
TIPOS DE DIODOS-
DIODOS METAL-SEMICONDUCTOR- Los maacutes antiguos son los de germanio con punta de tungsteno o de oro Su aplicacioacuten maacutes
importante se encuentra en HF VHF y UHF Tambieacuten se utilizan como detectores en los receptores de modulacioacuten de frecuencia Por el tipo de unioacuten que tiene posee una capacidad muy baja asiacute
como una resistencia interna en conduccioacuten que produce una tensioacuten maacutexima de 02 a 03v El diodo Schottky son un tipo de diodo cuya construccioacuten se basa en la unioacuten metal conductor
con algunas diferencias respecto del anterior Fue desarrollado por la Hewlett-Packard en USA a principios de la deacutecada de los 70 La conexioacuten se establece entre un metal y un material semicond
uctor con gran concentracioacuten de impurezas de forma que solo existiraacute un movimiento de electrones ya que son los uacutenicos portadores mayoritarios en ambos materiales Al igual que el de germanio y por
la misma razoacuten la tensioacuten de umbral cuando alcanza la conduccioacuten es de 02 a 03v Igualmente tienen una respuesta notable a altas frecuencias encontrando en este campo sus aplicacione
s maacutes frecuentes Un inconveniente de esto tipo de diodos se refiere a la poca intensidad que es capaz de soportar entre sus extremos El encapsulado de estos diodos es en forma de cilindro de
plaacutestico o de vidrio De configuracioacuten axial Sobre el cuerpo se marca el caacutetodo mediante un anillo serigrafiado
Diodo de punta de germanio Diodo Schottky
DIODOS RECTIFICADORES- Su construccioacuten estaacute basada en la
unioacuten PN siendo su principal aplicacioacuten como rectificadores Este tipo de diodos (normalmente de silicio) soportan elevadas temperaturas (hasta 200ordmC en la unioacuten) siendo su resistencia muy baja y
la corriente en tensioacuten inversa muy pequentildea Gracias a esto se pueden construir diodos de pequentildeas dimensiones para potencias relativamente grandes desbancando asiacute a los diodos termoi
oacutenicos desde hace tiempo Sus aplicaciones van desde elemento indispensable en fuentes de alimentacioacuten como en televisioacuten aparatos de rayos X y microscopios electroacutenicos donde deben rect
ificar tensiones altiacutesimas En fuentes de alimentacioacuten se utilizan los diodos formando configuracioacuten en puente (con cuatro diodos en sistemas monofaacutesicos) o utilizando los puentes integrados que
a tal efecto se fabrican y que simplifican en gran medida el proceso de disentildeo de una placa de circuito impreso Los distintos encapsulados de estos diodos dependen del nivel de potencia que tengan
que disipar Hasta 1w se emplean encapsulados de plaacutestico Por encima de este valor el encapsulado es metaacutelico y en potencias maacutes elevadas es necesario que el encapsulado tenga previsto una
rosca para fijar este a un radiador y asiacute ayudar al diodo a disipar el calor producido por esas altas corrientes Igual le pasa a los puentes de diodos integrados
DIODO RECTIFICADOR COMO
ELEMENTO DE PROTECCION- La desactivacioacuten de un releacute provoca una corriente de descarga de la bobina en sentido inverso que pone en peligro el elemento electroacutenico utilizado para su acti
vacioacuten Un diodo polarizado inversamente cortocircuita dicha corriente y elimina el problema El inconveniente que presenta es que la descarga de la bobina es maacutes lenta asiacute que la frecuencia a la
que puede ser activado el releacute es maacutes baja Se le llama comuacutenmente diodo volante
DIODO RECTIFICADOR COMO ELEMENTO DE PROTECCION DE UN DIODO LED EN ALTERNA- El dio
do LED cuando se polariza en ca directamente conduce y la tensioacuten cae sobre la resistencia limitadora sin embargo cuando se polariza inversamente toda la tensioacuten se encuentra en los extr
emos del diodo lo que puede destruirlo
DIODOS ZENER- Se emplean para producir entre sus extremos una tensioacuten constante e independiente de la corriente que las atraviesa seguacuten sus
especificaciones Para conseguir esto se aprovecha la propiedad que tiene la unioacuten PN cuando se polariza inversamente al llegar a la tensioacuten de ruptura (tensioacuten de zener) pues la intensidad invers
a del diodo sufre un aumento brusco Para evitar la destruccioacuten del diodo por la avalancha producida por el aumento de la intensidad se le pone en serie una resistencia que limita dicha
corriente Se producen desde 33v y con una potencia miacutenima de 250mW Los encapsulados pueden ser de plaacutestico o metaacutelico seguacuten la potencia que tenga que disipar Si quieres ver la curva caract
eriacutestica de un diodo zener pulsa aquiacute
DIODOS LED ( Light Emitting Diode)-Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodo rectificador sin embargo su tensioacuten de umbral se encuentra entre 13 y 4v dependiendo del color del diodo
Color Tensioacuten en directo
Infrarrojo 13v
Rojo
17v
Naranja
20v
Amarillo
25v
Verde
25v
Azul
40v
El conocimiento de esta tensioacuten es fundamental para el disentildeo del circuito en el que sea necesaria su presencia pues normalmente se le coloca en serie una resistencia que limita la intensidad que circularaacute por el Cuando se polariza directamente se comporta como una lamparita que emite una luz cuyo color depende de los materiales con los que se fabrica Cuando se polariza inversamente no se enciende y ademaacutes no deja circular la corriente La intensidad miacutenima para que un diodo LED emita luz visible es de 4mA y por precaucioacuten como maacuteximo debe aplicarse 50mA Para identificar los terminales del diodo LED observaremos como el caacutetodo seraacute el terminal maacutes corto siendo el maacutes largo el aacutenodo Ademaacutes en el encapsulado normalmente de plaacutestico se observa un chaflaacuten en el lado en el que se encuentra el caacutetodo Se utilizan como sentildeal visual y en el caso de los infrarrojos en los mandos a distancia Se fabrican algunos LEDs especiales LED bicolor- Estaacuten formados por dos diodos conectados en paralelo e inverso Se suele utilizar en la deteccioacuten de polaridad LED tricolor- Formado por dos diodos LED (verde y rojo) montado con el caacutetodo comuacuten El terminal maacutes corto es el aacutenodo rojo el del centro es el caacutetodo comuacuten y el tercero es el aacutenodo verde Display- Es una combinacioacuten de diodos LED que permiten visualizar letras y nuacutemeros Se
denominan comuacutenmente displays de 7 segmentos Se fabrican en dos configuraciones aacutenodo comuacuten y caacutetodo comuacuten
Estructura de un LED
bicolor
Estructura de un LED
tricolor
Display
Display
de caacutetodo comuacuten
Display
de aacutenodo comuacuten
Disposicioacuten de los pines en un display
FOTODIODO- Son dispositivos semiconductores construidos con una unioacuten PN sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja Para que su funcionamiento sea correcto se polarizaraacuten inversamente con lo que produciraacuten una cierta circulacioacuten de corriente cuando sean excitados por la luz Debido a su construccioacuten se comportan como ceacutelulas fotovoltaicas es decir en ausencia de tensioacuten exterior generan una tensioacuten muy pequentildea con el positivo en el aacutenodo y el negativo en el caacutetodo Tienen una velocidad de respuesta a los cambios bruscos de luminosidad mayores a las ceacutelulas fotoeleacutectricas Actualmente y en muchos circuitos estaacutes uacuteltimas se estaacuten sustituyendo por ellos debido a la ventaja anteriormente citada
DIODO DE CAPACIDAD VARIABLE (VARICAP)- Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unioacuten PN varia en funcioacuten de la tensioacuten inversa aplicada entre sus extremos Al aumentar dicha tensioacuten aumenta la anchura de esa barrera disminuyendo asiacute la capacidad del diodo De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensioacuten Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500pF La tensioacuten inversa miacutenima tiene que ser de 1v La aplicacioacuten de estos diodos se encuentra en la sintoniacutea de TV modulacioacuten de frecuencia en transmisiones de FM y radio sobre todo
En esta tabla no estaacuten todos los encapsulados en los que se fabrican los diodos pero si estaacuten los maacutes importantes
DO-5
DO-35
DO-41
TO-220AC
TO-3
PWRTAB PWRTABS SOT-223
SMA
SMB
SMC
D618s
l
D2pak
Dpak
TO-200AB
TO-200AC
Puentes rectificadores
B380C1000G(GS)
KBPC(D46)
KBB(D37)
GBL
GBU (IR) IN LINE
5S2(FAGOR)
GBPC(D34) (IR)
POWER-L(FAGOR)
MB(D34) POWER (FAGOR)
MT(D63)
DF8(D71) DF(D70)
Todos los semiconductores tienen serigrafiados nuacutemeros y letras que especifican y describen de que tipo de dispositivo se trata Existen varias nomenclaturas o coacutedigos que pretenden
darnos esta preciada informacioacuten De todas destacan tres PROELECTRON (Europea) que consta de dos letras y tres cifras para los componentes utilizados en radio televisioacuten y audio o de tres letras y dos nuacutemeros para dispositivos industriales La primera letra precisa el material del que estaacute hecho el dispositivo y la segunda letra el tipo de componente El resto del coacutedigo nuacutemeros generalmente indica la aplicacioacuten general a la que se aplica Para la identificacioacuten de
estos dispositivos se utiliza la tabla que sigue a continuacioacuten
La primera
letra
indi
ca el
materia
l se
miconductor utilizado en la
construccioacuten del dispositivo
A Germanio
B Silicio
C Arseniuro de
Galio
D
Antimoniur
o de Indio
R Material de otro tipo
La segunda letra
indica la
constr
uccioacuten y
utilizacioacuten principal del dispositivo
A Diodo de sentildeal (diodo detector de conmutacioacuten a alta velocidad mezclador)
B Diodo de capacidad variable
(varicap)
C Transistor para
aplicacioacuten en baja
frecuencia
D Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
baja
frec
uen
cia
E Dio
do
tuacutene
l
F
Tra
nsis
tor
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
L Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
P Dis
posi
tivo
sens
ible
a
las
radi
acio
nes
R Dis
posi
tivo
de
con
mut
acioacute
n o
de
cont
rol
gob
ern
ado
eleacutec
tric
ame
nte
y
teni
end
o un
efec
to
de
rupt
ura
(tiri
stor
)
S Tra
nsis
tor
de
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
T Dispositivo de potencia
para
conmutacioacuten o
control gobernado eleacutectricamente y
teniend
o un efecto de
rupt
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
VR = Tensioacuten inversa en los extremos del diodo en polarizacioacuten inversa
VRS
M = Tensioacuten inversa de pico no repetitiva
VRR
M = Tensioacuten inversa de pico repetitiva
VRWM = Tensioacuten inversa de cresta de funcionamiento
Valores nominales de corriente
IF = Corriente directa
IR = Corriente inversa
IFAV = Valor medio de la forma de onda de la corriente durante un periodo
IFRM
S = Corriente eficaz en estado de conduc
cioacuten Es la maacutexima corriente eficaz que el diodo es capaz de soportar
IFSM = Corriente directa de pico (inicial) no repetitiva
AV= Average(promedio) RMS= Root Mean Square (raiacutez de la media cuadraacutetica)
Valores nominales de temperatura
Tstg = Indica los valores maacuteximos y miacutenimos de la temperatura
de almacenamiento
Tj = Valor maacuteximo de la temperatura que soporta la unioacuten de los semiconductores Si quieres ver la curva caracteriacutestica del diodo pulsa aquiacute
TIPOS DE DIODOS-
DIODOS METAL-SEMICONDUCTOR- Los maacutes antiguos son los de germanio con punta de tungsteno o de oro Su aplicacioacuten maacutes
importante se encuentra en HF VHF y UHF Tambieacuten se utilizan como detectores en los receptores de modulacioacuten de frecuencia Por el tipo de unioacuten que tiene posee una capacidad muy baja asiacute
como una resistencia interna en conduccioacuten que produce una tensioacuten maacutexima de 02 a 03v El diodo Schottky son un tipo de diodo cuya construccioacuten se basa en la unioacuten metal conductor
con algunas diferencias respecto del anterior Fue desarrollado por la Hewlett-Packard en USA a principios de la deacutecada de los 70 La conexioacuten se establece entre un metal y un material semicond
uctor con gran concentracioacuten de impurezas de forma que solo existiraacute un movimiento de electrones ya que son los uacutenicos portadores mayoritarios en ambos materiales Al igual que el de germanio y por
la misma razoacuten la tensioacuten de umbral cuando alcanza la conduccioacuten es de 02 a 03v Igualmente tienen una respuesta notable a altas frecuencias encontrando en este campo sus aplicacione
s maacutes frecuentes Un inconveniente de esto tipo de diodos se refiere a la poca intensidad que es capaz de soportar entre sus extremos El encapsulado de estos diodos es en forma de cilindro de
plaacutestico o de vidrio De configuracioacuten axial Sobre el cuerpo se marca el caacutetodo mediante un anillo serigrafiado
Diodo de punta de germanio Diodo Schottky
DIODOS RECTIFICADORES- Su construccioacuten estaacute basada en la
unioacuten PN siendo su principal aplicacioacuten como rectificadores Este tipo de diodos (normalmente de silicio) soportan elevadas temperaturas (hasta 200ordmC en la unioacuten) siendo su resistencia muy baja y
la corriente en tensioacuten inversa muy pequentildea Gracias a esto se pueden construir diodos de pequentildeas dimensiones para potencias relativamente grandes desbancando asiacute a los diodos termoi
oacutenicos desde hace tiempo Sus aplicaciones van desde elemento indispensable en fuentes de alimentacioacuten como en televisioacuten aparatos de rayos X y microscopios electroacutenicos donde deben rect
ificar tensiones altiacutesimas En fuentes de alimentacioacuten se utilizan los diodos formando configuracioacuten en puente (con cuatro diodos en sistemas monofaacutesicos) o utilizando los puentes integrados que
a tal efecto se fabrican y que simplifican en gran medida el proceso de disentildeo de una placa de circuito impreso Los distintos encapsulados de estos diodos dependen del nivel de potencia que tengan
que disipar Hasta 1w se emplean encapsulados de plaacutestico Por encima de este valor el encapsulado es metaacutelico y en potencias maacutes elevadas es necesario que el encapsulado tenga previsto una
rosca para fijar este a un radiador y asiacute ayudar al diodo a disipar el calor producido por esas altas corrientes Igual le pasa a los puentes de diodos integrados
DIODO RECTIFICADOR COMO
ELEMENTO DE PROTECCION- La desactivacioacuten de un releacute provoca una corriente de descarga de la bobina en sentido inverso que pone en peligro el elemento electroacutenico utilizado para su acti
vacioacuten Un diodo polarizado inversamente cortocircuita dicha corriente y elimina el problema El inconveniente que presenta es que la descarga de la bobina es maacutes lenta asiacute que la frecuencia a la
que puede ser activado el releacute es maacutes baja Se le llama comuacutenmente diodo volante
DIODO RECTIFICADOR COMO ELEMENTO DE PROTECCION DE UN DIODO LED EN ALTERNA- El dio
do LED cuando se polariza en ca directamente conduce y la tensioacuten cae sobre la resistencia limitadora sin embargo cuando se polariza inversamente toda la tensioacuten se encuentra en los extr
emos del diodo lo que puede destruirlo
DIODOS ZENER- Se emplean para producir entre sus extremos una tensioacuten constante e independiente de la corriente que las atraviesa seguacuten sus
especificaciones Para conseguir esto se aprovecha la propiedad que tiene la unioacuten PN cuando se polariza inversamente al llegar a la tensioacuten de ruptura (tensioacuten de zener) pues la intensidad invers
a del diodo sufre un aumento brusco Para evitar la destruccioacuten del diodo por la avalancha producida por el aumento de la intensidad se le pone en serie una resistencia que limita dicha
corriente Se producen desde 33v y con una potencia miacutenima de 250mW Los encapsulados pueden ser de plaacutestico o metaacutelico seguacuten la potencia que tenga que disipar Si quieres ver la curva caract
eriacutestica de un diodo zener pulsa aquiacute
DIODOS LED ( Light Emitting Diode)-Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodo rectificador sin embargo su tensioacuten de umbral se encuentra entre 13 y 4v dependiendo del color del diodo
Color Tensioacuten en directo
Infrarrojo 13v
Rojo
17v
Naranja
20v
Amarillo
25v
Verde
25v
Azul
40v
El conocimiento de esta tensioacuten es fundamental para el disentildeo del circuito en el que sea necesaria su presencia pues normalmente se le coloca en serie una resistencia que limita la intensidad que circularaacute por el Cuando se polariza directamente se comporta como una lamparita que emite una luz cuyo color depende de los materiales con los que se fabrica Cuando se polariza inversamente no se enciende y ademaacutes no deja circular la corriente La intensidad miacutenima para que un diodo LED emita luz visible es de 4mA y por precaucioacuten como maacuteximo debe aplicarse 50mA Para identificar los terminales del diodo LED observaremos como el caacutetodo seraacute el terminal maacutes corto siendo el maacutes largo el aacutenodo Ademaacutes en el encapsulado normalmente de plaacutestico se observa un chaflaacuten en el lado en el que se encuentra el caacutetodo Se utilizan como sentildeal visual y en el caso de los infrarrojos en los mandos a distancia Se fabrican algunos LEDs especiales LED bicolor- Estaacuten formados por dos diodos conectados en paralelo e inverso Se suele utilizar en la deteccioacuten de polaridad LED tricolor- Formado por dos diodos LED (verde y rojo) montado con el caacutetodo comuacuten El terminal maacutes corto es el aacutenodo rojo el del centro es el caacutetodo comuacuten y el tercero es el aacutenodo verde Display- Es una combinacioacuten de diodos LED que permiten visualizar letras y nuacutemeros Se
denominan comuacutenmente displays de 7 segmentos Se fabrican en dos configuraciones aacutenodo comuacuten y caacutetodo comuacuten
Estructura de un LED
bicolor
Estructura de un LED
tricolor
Display
Display
de caacutetodo comuacuten
Display
de aacutenodo comuacuten
Disposicioacuten de los pines en un display
FOTODIODO- Son dispositivos semiconductores construidos con una unioacuten PN sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja Para que su funcionamiento sea correcto se polarizaraacuten inversamente con lo que produciraacuten una cierta circulacioacuten de corriente cuando sean excitados por la luz Debido a su construccioacuten se comportan como ceacutelulas fotovoltaicas es decir en ausencia de tensioacuten exterior generan una tensioacuten muy pequentildea con el positivo en el aacutenodo y el negativo en el caacutetodo Tienen una velocidad de respuesta a los cambios bruscos de luminosidad mayores a las ceacutelulas fotoeleacutectricas Actualmente y en muchos circuitos estaacutes uacuteltimas se estaacuten sustituyendo por ellos debido a la ventaja anteriormente citada
DIODO DE CAPACIDAD VARIABLE (VARICAP)- Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unioacuten PN varia en funcioacuten de la tensioacuten inversa aplicada entre sus extremos Al aumentar dicha tensioacuten aumenta la anchura de esa barrera disminuyendo asiacute la capacidad del diodo De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensioacuten Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500pF La tensioacuten inversa miacutenima tiene que ser de 1v La aplicacioacuten de estos diodos se encuentra en la sintoniacutea de TV modulacioacuten de frecuencia en transmisiones de FM y radio sobre todo
En esta tabla no estaacuten todos los encapsulados en los que se fabrican los diodos pero si estaacuten los maacutes importantes
DO-5
DO-35
DO-41
TO-220AC
TO-3
PWRTAB PWRTABS SOT-223
SMA
SMB
SMC
D618s
l
D2pak
Dpak
TO-200AB
TO-200AC
Puentes rectificadores
B380C1000G(GS)
KBPC(D46)
KBB(D37)
GBL
GBU (IR) IN LINE
5S2(FAGOR)
GBPC(D34) (IR)
POWER-L(FAGOR)
MB(D34) POWER (FAGOR)
MT(D63)
DF8(D71) DF(D70)
Todos los semiconductores tienen serigrafiados nuacutemeros y letras que especifican y describen de que tipo de dispositivo se trata Existen varias nomenclaturas o coacutedigos que pretenden
darnos esta preciada informacioacuten De todas destacan tres PROELECTRON (Europea) que consta de dos letras y tres cifras para los componentes utilizados en radio televisioacuten y audio o de tres letras y dos nuacutemeros para dispositivos industriales La primera letra precisa el material del que estaacute hecho el dispositivo y la segunda letra el tipo de componente El resto del coacutedigo nuacutemeros generalmente indica la aplicacioacuten general a la que se aplica Para la identificacioacuten de
estos dispositivos se utiliza la tabla que sigue a continuacioacuten
La primera
letra
indi
ca el
materia
l se
miconductor utilizado en la
construccioacuten del dispositivo
A Germanio
B Silicio
C Arseniuro de
Galio
D
Antimoniur
o de Indio
R Material de otro tipo
La segunda letra
indica la
constr
uccioacuten y
utilizacioacuten principal del dispositivo
A Diodo de sentildeal (diodo detector de conmutacioacuten a alta velocidad mezclador)
B Diodo de capacidad variable
(varicap)
C Transistor para
aplicacioacuten en baja
frecuencia
D Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
baja
frec
uen
cia
E Dio
do
tuacutene
l
F
Tra
nsis
tor
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
L Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
P Dis
posi
tivo
sens
ible
a
las
radi
acio
nes
R Dis
posi
tivo
de
con
mut
acioacute
n o
de
cont
rol
gob
ern
ado
eleacutec
tric
ame
nte
y
teni
end
o un
efec
to
de
rupt
ura
(tiri
stor
)
S Tra
nsis
tor
de
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
T Dispositivo de potencia
para
conmutacioacuten o
control gobernado eleacutectricamente y
teniend
o un efecto de
rupt
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
Valores nominales de corriente
IF = Corriente directa
IR = Corriente inversa
IFAV = Valor medio de la forma de onda de la corriente durante un periodo
IFRM
S = Corriente eficaz en estado de conduc
cioacuten Es la maacutexima corriente eficaz que el diodo es capaz de soportar
IFSM = Corriente directa de pico (inicial) no repetitiva
AV= Average(promedio) RMS= Root Mean Square (raiacutez de la media cuadraacutetica)
Valores nominales de temperatura
Tstg = Indica los valores maacuteximos y miacutenimos de la temperatura
de almacenamiento
Tj = Valor maacuteximo de la temperatura que soporta la unioacuten de los semiconductores Si quieres ver la curva caracteriacutestica del diodo pulsa aquiacute
TIPOS DE DIODOS-
DIODOS METAL-SEMICONDUCTOR- Los maacutes antiguos son los de germanio con punta de tungsteno o de oro Su aplicacioacuten maacutes
importante se encuentra en HF VHF y UHF Tambieacuten se utilizan como detectores en los receptores de modulacioacuten de frecuencia Por el tipo de unioacuten que tiene posee una capacidad muy baja asiacute
como una resistencia interna en conduccioacuten que produce una tensioacuten maacutexima de 02 a 03v El diodo Schottky son un tipo de diodo cuya construccioacuten se basa en la unioacuten metal conductor
con algunas diferencias respecto del anterior Fue desarrollado por la Hewlett-Packard en USA a principios de la deacutecada de los 70 La conexioacuten se establece entre un metal y un material semicond
uctor con gran concentracioacuten de impurezas de forma que solo existiraacute un movimiento de electrones ya que son los uacutenicos portadores mayoritarios en ambos materiales Al igual que el de germanio y por
la misma razoacuten la tensioacuten de umbral cuando alcanza la conduccioacuten es de 02 a 03v Igualmente tienen una respuesta notable a altas frecuencias encontrando en este campo sus aplicacione
s maacutes frecuentes Un inconveniente de esto tipo de diodos se refiere a la poca intensidad que es capaz de soportar entre sus extremos El encapsulado de estos diodos es en forma de cilindro de
plaacutestico o de vidrio De configuracioacuten axial Sobre el cuerpo se marca el caacutetodo mediante un anillo serigrafiado
Diodo de punta de germanio Diodo Schottky
DIODOS RECTIFICADORES- Su construccioacuten estaacute basada en la
unioacuten PN siendo su principal aplicacioacuten como rectificadores Este tipo de diodos (normalmente de silicio) soportan elevadas temperaturas (hasta 200ordmC en la unioacuten) siendo su resistencia muy baja y
la corriente en tensioacuten inversa muy pequentildea Gracias a esto se pueden construir diodos de pequentildeas dimensiones para potencias relativamente grandes desbancando asiacute a los diodos termoi
oacutenicos desde hace tiempo Sus aplicaciones van desde elemento indispensable en fuentes de alimentacioacuten como en televisioacuten aparatos de rayos X y microscopios electroacutenicos donde deben rect
ificar tensiones altiacutesimas En fuentes de alimentacioacuten se utilizan los diodos formando configuracioacuten en puente (con cuatro diodos en sistemas monofaacutesicos) o utilizando los puentes integrados que
a tal efecto se fabrican y que simplifican en gran medida el proceso de disentildeo de una placa de circuito impreso Los distintos encapsulados de estos diodos dependen del nivel de potencia que tengan
que disipar Hasta 1w se emplean encapsulados de plaacutestico Por encima de este valor el encapsulado es metaacutelico y en potencias maacutes elevadas es necesario que el encapsulado tenga previsto una
rosca para fijar este a un radiador y asiacute ayudar al diodo a disipar el calor producido por esas altas corrientes Igual le pasa a los puentes de diodos integrados
DIODO RECTIFICADOR COMO
ELEMENTO DE PROTECCION- La desactivacioacuten de un releacute provoca una corriente de descarga de la bobina en sentido inverso que pone en peligro el elemento electroacutenico utilizado para su acti
vacioacuten Un diodo polarizado inversamente cortocircuita dicha corriente y elimina el problema El inconveniente que presenta es que la descarga de la bobina es maacutes lenta asiacute que la frecuencia a la
que puede ser activado el releacute es maacutes baja Se le llama comuacutenmente diodo volante
DIODO RECTIFICADOR COMO ELEMENTO DE PROTECCION DE UN DIODO LED EN ALTERNA- El dio
do LED cuando se polariza en ca directamente conduce y la tensioacuten cae sobre la resistencia limitadora sin embargo cuando se polariza inversamente toda la tensioacuten se encuentra en los extr
emos del diodo lo que puede destruirlo
DIODOS ZENER- Se emplean para producir entre sus extremos una tensioacuten constante e independiente de la corriente que las atraviesa seguacuten sus
especificaciones Para conseguir esto se aprovecha la propiedad que tiene la unioacuten PN cuando se polariza inversamente al llegar a la tensioacuten de ruptura (tensioacuten de zener) pues la intensidad invers
a del diodo sufre un aumento brusco Para evitar la destruccioacuten del diodo por la avalancha producida por el aumento de la intensidad se le pone en serie una resistencia que limita dicha
corriente Se producen desde 33v y con una potencia miacutenima de 250mW Los encapsulados pueden ser de plaacutestico o metaacutelico seguacuten la potencia que tenga que disipar Si quieres ver la curva caract
eriacutestica de un diodo zener pulsa aquiacute
DIODOS LED ( Light Emitting Diode)-Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodo rectificador sin embargo su tensioacuten de umbral se encuentra entre 13 y 4v dependiendo del color del diodo
Color Tensioacuten en directo
Infrarrojo 13v
Rojo
17v
Naranja
20v
Amarillo
25v
Verde
25v
Azul
40v
El conocimiento de esta tensioacuten es fundamental para el disentildeo del circuito en el que sea necesaria su presencia pues normalmente se le coloca en serie una resistencia que limita la intensidad que circularaacute por el Cuando se polariza directamente se comporta como una lamparita que emite una luz cuyo color depende de los materiales con los que se fabrica Cuando se polariza inversamente no se enciende y ademaacutes no deja circular la corriente La intensidad miacutenima para que un diodo LED emita luz visible es de 4mA y por precaucioacuten como maacuteximo debe aplicarse 50mA Para identificar los terminales del diodo LED observaremos como el caacutetodo seraacute el terminal maacutes corto siendo el maacutes largo el aacutenodo Ademaacutes en el encapsulado normalmente de plaacutestico se observa un chaflaacuten en el lado en el que se encuentra el caacutetodo Se utilizan como sentildeal visual y en el caso de los infrarrojos en los mandos a distancia Se fabrican algunos LEDs especiales LED bicolor- Estaacuten formados por dos diodos conectados en paralelo e inverso Se suele utilizar en la deteccioacuten de polaridad LED tricolor- Formado por dos diodos LED (verde y rojo) montado con el caacutetodo comuacuten El terminal maacutes corto es el aacutenodo rojo el del centro es el caacutetodo comuacuten y el tercero es el aacutenodo verde Display- Es una combinacioacuten de diodos LED que permiten visualizar letras y nuacutemeros Se
denominan comuacutenmente displays de 7 segmentos Se fabrican en dos configuraciones aacutenodo comuacuten y caacutetodo comuacuten
Estructura de un LED
bicolor
Estructura de un LED
tricolor
Display
Display
de caacutetodo comuacuten
Display
de aacutenodo comuacuten
Disposicioacuten de los pines en un display
FOTODIODO- Son dispositivos semiconductores construidos con una unioacuten PN sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja Para que su funcionamiento sea correcto se polarizaraacuten inversamente con lo que produciraacuten una cierta circulacioacuten de corriente cuando sean excitados por la luz Debido a su construccioacuten se comportan como ceacutelulas fotovoltaicas es decir en ausencia de tensioacuten exterior generan una tensioacuten muy pequentildea con el positivo en el aacutenodo y el negativo en el caacutetodo Tienen una velocidad de respuesta a los cambios bruscos de luminosidad mayores a las ceacutelulas fotoeleacutectricas Actualmente y en muchos circuitos estaacutes uacuteltimas se estaacuten sustituyendo por ellos debido a la ventaja anteriormente citada
DIODO DE CAPACIDAD VARIABLE (VARICAP)- Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unioacuten PN varia en funcioacuten de la tensioacuten inversa aplicada entre sus extremos Al aumentar dicha tensioacuten aumenta la anchura de esa barrera disminuyendo asiacute la capacidad del diodo De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensioacuten Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500pF La tensioacuten inversa miacutenima tiene que ser de 1v La aplicacioacuten de estos diodos se encuentra en la sintoniacutea de TV modulacioacuten de frecuencia en transmisiones de FM y radio sobre todo
En esta tabla no estaacuten todos los encapsulados en los que se fabrican los diodos pero si estaacuten los maacutes importantes
DO-5
DO-35
DO-41
TO-220AC
TO-3
PWRTAB PWRTABS SOT-223
SMA
SMB
SMC
D618s
l
D2pak
Dpak
TO-200AB
TO-200AC
Puentes rectificadores
B380C1000G(GS)
KBPC(D46)
KBB(D37)
GBL
GBU (IR) IN LINE
5S2(FAGOR)
GBPC(D34) (IR)
POWER-L(FAGOR)
MB(D34) POWER (FAGOR)
MT(D63)
DF8(D71) DF(D70)
Todos los semiconductores tienen serigrafiados nuacutemeros y letras que especifican y describen de que tipo de dispositivo se trata Existen varias nomenclaturas o coacutedigos que pretenden
darnos esta preciada informacioacuten De todas destacan tres PROELECTRON (Europea) que consta de dos letras y tres cifras para los componentes utilizados en radio televisioacuten y audio o de tres letras y dos nuacutemeros para dispositivos industriales La primera letra precisa el material del que estaacute hecho el dispositivo y la segunda letra el tipo de componente El resto del coacutedigo nuacutemeros generalmente indica la aplicacioacuten general a la que se aplica Para la identificacioacuten de
estos dispositivos se utiliza la tabla que sigue a continuacioacuten
La primera
letra
indi
ca el
materia
l se
miconductor utilizado en la
construccioacuten del dispositivo
A Germanio
B Silicio
C Arseniuro de
Galio
D
Antimoniur
o de Indio
R Material de otro tipo
La segunda letra
indica la
constr
uccioacuten y
utilizacioacuten principal del dispositivo
A Diodo de sentildeal (diodo detector de conmutacioacuten a alta velocidad mezclador)
B Diodo de capacidad variable
(varicap)
C Transistor para
aplicacioacuten en baja
frecuencia
D Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
baja
frec
uen
cia
E Dio
do
tuacutene
l
F
Tra
nsis
tor
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
L Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
P Dis
posi
tivo
sens
ible
a
las
radi
acio
nes
R Dis
posi
tivo
de
con
mut
acioacute
n o
de
cont
rol
gob
ern
ado
eleacutec
tric
ame
nte
y
teni
end
o un
efec
to
de
rupt
ura
(tiri
stor
)
S Tra
nsis
tor
de
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
T Dispositivo de potencia
para
conmutacioacuten o
control gobernado eleacutectricamente y
teniend
o un efecto de
rupt
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
cioacuten Es la maacutexima corriente eficaz que el diodo es capaz de soportar
IFSM = Corriente directa de pico (inicial) no repetitiva
AV= Average(promedio) RMS= Root Mean Square (raiacutez de la media cuadraacutetica)
Valores nominales de temperatura
Tstg = Indica los valores maacuteximos y miacutenimos de la temperatura
de almacenamiento
Tj = Valor maacuteximo de la temperatura que soporta la unioacuten de los semiconductores Si quieres ver la curva caracteriacutestica del diodo pulsa aquiacute
TIPOS DE DIODOS-
DIODOS METAL-SEMICONDUCTOR- Los maacutes antiguos son los de germanio con punta de tungsteno o de oro Su aplicacioacuten maacutes
importante se encuentra en HF VHF y UHF Tambieacuten se utilizan como detectores en los receptores de modulacioacuten de frecuencia Por el tipo de unioacuten que tiene posee una capacidad muy baja asiacute
como una resistencia interna en conduccioacuten que produce una tensioacuten maacutexima de 02 a 03v El diodo Schottky son un tipo de diodo cuya construccioacuten se basa en la unioacuten metal conductor
con algunas diferencias respecto del anterior Fue desarrollado por la Hewlett-Packard en USA a principios de la deacutecada de los 70 La conexioacuten se establece entre un metal y un material semicond
uctor con gran concentracioacuten de impurezas de forma que solo existiraacute un movimiento de electrones ya que son los uacutenicos portadores mayoritarios en ambos materiales Al igual que el de germanio y por
la misma razoacuten la tensioacuten de umbral cuando alcanza la conduccioacuten es de 02 a 03v Igualmente tienen una respuesta notable a altas frecuencias encontrando en este campo sus aplicacione
s maacutes frecuentes Un inconveniente de esto tipo de diodos se refiere a la poca intensidad que es capaz de soportar entre sus extremos El encapsulado de estos diodos es en forma de cilindro de
plaacutestico o de vidrio De configuracioacuten axial Sobre el cuerpo se marca el caacutetodo mediante un anillo serigrafiado
Diodo de punta de germanio Diodo Schottky
DIODOS RECTIFICADORES- Su construccioacuten estaacute basada en la
unioacuten PN siendo su principal aplicacioacuten como rectificadores Este tipo de diodos (normalmente de silicio) soportan elevadas temperaturas (hasta 200ordmC en la unioacuten) siendo su resistencia muy baja y
la corriente en tensioacuten inversa muy pequentildea Gracias a esto se pueden construir diodos de pequentildeas dimensiones para potencias relativamente grandes desbancando asiacute a los diodos termoi
oacutenicos desde hace tiempo Sus aplicaciones van desde elemento indispensable en fuentes de alimentacioacuten como en televisioacuten aparatos de rayos X y microscopios electroacutenicos donde deben rect
ificar tensiones altiacutesimas En fuentes de alimentacioacuten se utilizan los diodos formando configuracioacuten en puente (con cuatro diodos en sistemas monofaacutesicos) o utilizando los puentes integrados que
a tal efecto se fabrican y que simplifican en gran medida el proceso de disentildeo de una placa de circuito impreso Los distintos encapsulados de estos diodos dependen del nivel de potencia que tengan
que disipar Hasta 1w se emplean encapsulados de plaacutestico Por encima de este valor el encapsulado es metaacutelico y en potencias maacutes elevadas es necesario que el encapsulado tenga previsto una
rosca para fijar este a un radiador y asiacute ayudar al diodo a disipar el calor producido por esas altas corrientes Igual le pasa a los puentes de diodos integrados
DIODO RECTIFICADOR COMO
ELEMENTO DE PROTECCION- La desactivacioacuten de un releacute provoca una corriente de descarga de la bobina en sentido inverso que pone en peligro el elemento electroacutenico utilizado para su acti
vacioacuten Un diodo polarizado inversamente cortocircuita dicha corriente y elimina el problema El inconveniente que presenta es que la descarga de la bobina es maacutes lenta asiacute que la frecuencia a la
que puede ser activado el releacute es maacutes baja Se le llama comuacutenmente diodo volante
DIODO RECTIFICADOR COMO ELEMENTO DE PROTECCION DE UN DIODO LED EN ALTERNA- El dio
do LED cuando se polariza en ca directamente conduce y la tensioacuten cae sobre la resistencia limitadora sin embargo cuando se polariza inversamente toda la tensioacuten se encuentra en los extr
emos del diodo lo que puede destruirlo
DIODOS ZENER- Se emplean para producir entre sus extremos una tensioacuten constante e independiente de la corriente que las atraviesa seguacuten sus
especificaciones Para conseguir esto se aprovecha la propiedad que tiene la unioacuten PN cuando se polariza inversamente al llegar a la tensioacuten de ruptura (tensioacuten de zener) pues la intensidad invers
a del diodo sufre un aumento brusco Para evitar la destruccioacuten del diodo por la avalancha producida por el aumento de la intensidad se le pone en serie una resistencia que limita dicha
corriente Se producen desde 33v y con una potencia miacutenima de 250mW Los encapsulados pueden ser de plaacutestico o metaacutelico seguacuten la potencia que tenga que disipar Si quieres ver la curva caract
eriacutestica de un diodo zener pulsa aquiacute
DIODOS LED ( Light Emitting Diode)-Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodo rectificador sin embargo su tensioacuten de umbral se encuentra entre 13 y 4v dependiendo del color del diodo
Color Tensioacuten en directo
Infrarrojo 13v
Rojo
17v
Naranja
20v
Amarillo
25v
Verde
25v
Azul
40v
El conocimiento de esta tensioacuten es fundamental para el disentildeo del circuito en el que sea necesaria su presencia pues normalmente se le coloca en serie una resistencia que limita la intensidad que circularaacute por el Cuando se polariza directamente se comporta como una lamparita que emite una luz cuyo color depende de los materiales con los que se fabrica Cuando se polariza inversamente no se enciende y ademaacutes no deja circular la corriente La intensidad miacutenima para que un diodo LED emita luz visible es de 4mA y por precaucioacuten como maacuteximo debe aplicarse 50mA Para identificar los terminales del diodo LED observaremos como el caacutetodo seraacute el terminal maacutes corto siendo el maacutes largo el aacutenodo Ademaacutes en el encapsulado normalmente de plaacutestico se observa un chaflaacuten en el lado en el que se encuentra el caacutetodo Se utilizan como sentildeal visual y en el caso de los infrarrojos en los mandos a distancia Se fabrican algunos LEDs especiales LED bicolor- Estaacuten formados por dos diodos conectados en paralelo e inverso Se suele utilizar en la deteccioacuten de polaridad LED tricolor- Formado por dos diodos LED (verde y rojo) montado con el caacutetodo comuacuten El terminal maacutes corto es el aacutenodo rojo el del centro es el caacutetodo comuacuten y el tercero es el aacutenodo verde Display- Es una combinacioacuten de diodos LED que permiten visualizar letras y nuacutemeros Se
denominan comuacutenmente displays de 7 segmentos Se fabrican en dos configuraciones aacutenodo comuacuten y caacutetodo comuacuten
Estructura de un LED
bicolor
Estructura de un LED
tricolor
Display
Display
de caacutetodo comuacuten
Display
de aacutenodo comuacuten
Disposicioacuten de los pines en un display
FOTODIODO- Son dispositivos semiconductores construidos con una unioacuten PN sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja Para que su funcionamiento sea correcto se polarizaraacuten inversamente con lo que produciraacuten una cierta circulacioacuten de corriente cuando sean excitados por la luz Debido a su construccioacuten se comportan como ceacutelulas fotovoltaicas es decir en ausencia de tensioacuten exterior generan una tensioacuten muy pequentildea con el positivo en el aacutenodo y el negativo en el caacutetodo Tienen una velocidad de respuesta a los cambios bruscos de luminosidad mayores a las ceacutelulas fotoeleacutectricas Actualmente y en muchos circuitos estaacutes uacuteltimas se estaacuten sustituyendo por ellos debido a la ventaja anteriormente citada
DIODO DE CAPACIDAD VARIABLE (VARICAP)- Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unioacuten PN varia en funcioacuten de la tensioacuten inversa aplicada entre sus extremos Al aumentar dicha tensioacuten aumenta la anchura de esa barrera disminuyendo asiacute la capacidad del diodo De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensioacuten Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500pF La tensioacuten inversa miacutenima tiene que ser de 1v La aplicacioacuten de estos diodos se encuentra en la sintoniacutea de TV modulacioacuten de frecuencia en transmisiones de FM y radio sobre todo
En esta tabla no estaacuten todos los encapsulados en los que se fabrican los diodos pero si estaacuten los maacutes importantes
DO-5
DO-35
DO-41
TO-220AC
TO-3
PWRTAB PWRTABS SOT-223
SMA
SMB
SMC
D618s
l
D2pak
Dpak
TO-200AB
TO-200AC
Puentes rectificadores
B380C1000G(GS)
KBPC(D46)
KBB(D37)
GBL
GBU (IR) IN LINE
5S2(FAGOR)
GBPC(D34) (IR)
POWER-L(FAGOR)
MB(D34) POWER (FAGOR)
MT(D63)
DF8(D71) DF(D70)
Todos los semiconductores tienen serigrafiados nuacutemeros y letras que especifican y describen de que tipo de dispositivo se trata Existen varias nomenclaturas o coacutedigos que pretenden
darnos esta preciada informacioacuten De todas destacan tres PROELECTRON (Europea) que consta de dos letras y tres cifras para los componentes utilizados en radio televisioacuten y audio o de tres letras y dos nuacutemeros para dispositivos industriales La primera letra precisa el material del que estaacute hecho el dispositivo y la segunda letra el tipo de componente El resto del coacutedigo nuacutemeros generalmente indica la aplicacioacuten general a la que se aplica Para la identificacioacuten de
estos dispositivos se utiliza la tabla que sigue a continuacioacuten
La primera
letra
indi
ca el
materia
l se
miconductor utilizado en la
construccioacuten del dispositivo
A Germanio
B Silicio
C Arseniuro de
Galio
D
Antimoniur
o de Indio
R Material de otro tipo
La segunda letra
indica la
constr
uccioacuten y
utilizacioacuten principal del dispositivo
A Diodo de sentildeal (diodo detector de conmutacioacuten a alta velocidad mezclador)
B Diodo de capacidad variable
(varicap)
C Transistor para
aplicacioacuten en baja
frecuencia
D Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
baja
frec
uen
cia
E Dio
do
tuacutene
l
F
Tra
nsis
tor
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
L Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
P Dis
posi
tivo
sens
ible
a
las
radi
acio
nes
R Dis
posi
tivo
de
con
mut
acioacute
n o
de
cont
rol
gob
ern
ado
eleacutec
tric
ame
nte
y
teni
end
o un
efec
to
de
rupt
ura
(tiri
stor
)
S Tra
nsis
tor
de
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
T Dispositivo de potencia
para
conmutacioacuten o
control gobernado eleacutectricamente y
teniend
o un efecto de
rupt
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
de almacenamiento
Tj = Valor maacuteximo de la temperatura que soporta la unioacuten de los semiconductores Si quieres ver la curva caracteriacutestica del diodo pulsa aquiacute
TIPOS DE DIODOS-
DIODOS METAL-SEMICONDUCTOR- Los maacutes antiguos son los de germanio con punta de tungsteno o de oro Su aplicacioacuten maacutes
importante se encuentra en HF VHF y UHF Tambieacuten se utilizan como detectores en los receptores de modulacioacuten de frecuencia Por el tipo de unioacuten que tiene posee una capacidad muy baja asiacute
como una resistencia interna en conduccioacuten que produce una tensioacuten maacutexima de 02 a 03v El diodo Schottky son un tipo de diodo cuya construccioacuten se basa en la unioacuten metal conductor
con algunas diferencias respecto del anterior Fue desarrollado por la Hewlett-Packard en USA a principios de la deacutecada de los 70 La conexioacuten se establece entre un metal y un material semicond
uctor con gran concentracioacuten de impurezas de forma que solo existiraacute un movimiento de electrones ya que son los uacutenicos portadores mayoritarios en ambos materiales Al igual que el de germanio y por
la misma razoacuten la tensioacuten de umbral cuando alcanza la conduccioacuten es de 02 a 03v Igualmente tienen una respuesta notable a altas frecuencias encontrando en este campo sus aplicacione
s maacutes frecuentes Un inconveniente de esto tipo de diodos se refiere a la poca intensidad que es capaz de soportar entre sus extremos El encapsulado de estos diodos es en forma de cilindro de
plaacutestico o de vidrio De configuracioacuten axial Sobre el cuerpo se marca el caacutetodo mediante un anillo serigrafiado
Diodo de punta de germanio Diodo Schottky
DIODOS RECTIFICADORES- Su construccioacuten estaacute basada en la
unioacuten PN siendo su principal aplicacioacuten como rectificadores Este tipo de diodos (normalmente de silicio) soportan elevadas temperaturas (hasta 200ordmC en la unioacuten) siendo su resistencia muy baja y
la corriente en tensioacuten inversa muy pequentildea Gracias a esto se pueden construir diodos de pequentildeas dimensiones para potencias relativamente grandes desbancando asiacute a los diodos termoi
oacutenicos desde hace tiempo Sus aplicaciones van desde elemento indispensable en fuentes de alimentacioacuten como en televisioacuten aparatos de rayos X y microscopios electroacutenicos donde deben rect
ificar tensiones altiacutesimas En fuentes de alimentacioacuten se utilizan los diodos formando configuracioacuten en puente (con cuatro diodos en sistemas monofaacutesicos) o utilizando los puentes integrados que
a tal efecto se fabrican y que simplifican en gran medida el proceso de disentildeo de una placa de circuito impreso Los distintos encapsulados de estos diodos dependen del nivel de potencia que tengan
que disipar Hasta 1w se emplean encapsulados de plaacutestico Por encima de este valor el encapsulado es metaacutelico y en potencias maacutes elevadas es necesario que el encapsulado tenga previsto una
rosca para fijar este a un radiador y asiacute ayudar al diodo a disipar el calor producido por esas altas corrientes Igual le pasa a los puentes de diodos integrados
DIODO RECTIFICADOR COMO
ELEMENTO DE PROTECCION- La desactivacioacuten de un releacute provoca una corriente de descarga de la bobina en sentido inverso que pone en peligro el elemento electroacutenico utilizado para su acti
vacioacuten Un diodo polarizado inversamente cortocircuita dicha corriente y elimina el problema El inconveniente que presenta es que la descarga de la bobina es maacutes lenta asiacute que la frecuencia a la
que puede ser activado el releacute es maacutes baja Se le llama comuacutenmente diodo volante
DIODO RECTIFICADOR COMO ELEMENTO DE PROTECCION DE UN DIODO LED EN ALTERNA- El dio
do LED cuando se polariza en ca directamente conduce y la tensioacuten cae sobre la resistencia limitadora sin embargo cuando se polariza inversamente toda la tensioacuten se encuentra en los extr
emos del diodo lo que puede destruirlo
DIODOS ZENER- Se emplean para producir entre sus extremos una tensioacuten constante e independiente de la corriente que las atraviesa seguacuten sus
especificaciones Para conseguir esto se aprovecha la propiedad que tiene la unioacuten PN cuando se polariza inversamente al llegar a la tensioacuten de ruptura (tensioacuten de zener) pues la intensidad invers
a del diodo sufre un aumento brusco Para evitar la destruccioacuten del diodo por la avalancha producida por el aumento de la intensidad se le pone en serie una resistencia que limita dicha
corriente Se producen desde 33v y con una potencia miacutenima de 250mW Los encapsulados pueden ser de plaacutestico o metaacutelico seguacuten la potencia que tenga que disipar Si quieres ver la curva caract
eriacutestica de un diodo zener pulsa aquiacute
DIODOS LED ( Light Emitting Diode)-Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodo rectificador sin embargo su tensioacuten de umbral se encuentra entre 13 y 4v dependiendo del color del diodo
Color Tensioacuten en directo
Infrarrojo 13v
Rojo
17v
Naranja
20v
Amarillo
25v
Verde
25v
Azul
40v
El conocimiento de esta tensioacuten es fundamental para el disentildeo del circuito en el que sea necesaria su presencia pues normalmente se le coloca en serie una resistencia que limita la intensidad que circularaacute por el Cuando se polariza directamente se comporta como una lamparita que emite una luz cuyo color depende de los materiales con los que se fabrica Cuando se polariza inversamente no se enciende y ademaacutes no deja circular la corriente La intensidad miacutenima para que un diodo LED emita luz visible es de 4mA y por precaucioacuten como maacuteximo debe aplicarse 50mA Para identificar los terminales del diodo LED observaremos como el caacutetodo seraacute el terminal maacutes corto siendo el maacutes largo el aacutenodo Ademaacutes en el encapsulado normalmente de plaacutestico se observa un chaflaacuten en el lado en el que se encuentra el caacutetodo Se utilizan como sentildeal visual y en el caso de los infrarrojos en los mandos a distancia Se fabrican algunos LEDs especiales LED bicolor- Estaacuten formados por dos diodos conectados en paralelo e inverso Se suele utilizar en la deteccioacuten de polaridad LED tricolor- Formado por dos diodos LED (verde y rojo) montado con el caacutetodo comuacuten El terminal maacutes corto es el aacutenodo rojo el del centro es el caacutetodo comuacuten y el tercero es el aacutenodo verde Display- Es una combinacioacuten de diodos LED que permiten visualizar letras y nuacutemeros Se
denominan comuacutenmente displays de 7 segmentos Se fabrican en dos configuraciones aacutenodo comuacuten y caacutetodo comuacuten
Estructura de un LED
bicolor
Estructura de un LED
tricolor
Display
Display
de caacutetodo comuacuten
Display
de aacutenodo comuacuten
Disposicioacuten de los pines en un display
FOTODIODO- Son dispositivos semiconductores construidos con una unioacuten PN sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja Para que su funcionamiento sea correcto se polarizaraacuten inversamente con lo que produciraacuten una cierta circulacioacuten de corriente cuando sean excitados por la luz Debido a su construccioacuten se comportan como ceacutelulas fotovoltaicas es decir en ausencia de tensioacuten exterior generan una tensioacuten muy pequentildea con el positivo en el aacutenodo y el negativo en el caacutetodo Tienen una velocidad de respuesta a los cambios bruscos de luminosidad mayores a las ceacutelulas fotoeleacutectricas Actualmente y en muchos circuitos estaacutes uacuteltimas se estaacuten sustituyendo por ellos debido a la ventaja anteriormente citada
DIODO DE CAPACIDAD VARIABLE (VARICAP)- Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unioacuten PN varia en funcioacuten de la tensioacuten inversa aplicada entre sus extremos Al aumentar dicha tensioacuten aumenta la anchura de esa barrera disminuyendo asiacute la capacidad del diodo De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensioacuten Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500pF La tensioacuten inversa miacutenima tiene que ser de 1v La aplicacioacuten de estos diodos se encuentra en la sintoniacutea de TV modulacioacuten de frecuencia en transmisiones de FM y radio sobre todo
En esta tabla no estaacuten todos los encapsulados en los que se fabrican los diodos pero si estaacuten los maacutes importantes
DO-5
DO-35
DO-41
TO-220AC
TO-3
PWRTAB PWRTABS SOT-223
SMA
SMB
SMC
D618s
l
D2pak
Dpak
TO-200AB
TO-200AC
Puentes rectificadores
B380C1000G(GS)
KBPC(D46)
KBB(D37)
GBL
GBU (IR) IN LINE
5S2(FAGOR)
GBPC(D34) (IR)
POWER-L(FAGOR)
MB(D34) POWER (FAGOR)
MT(D63)
DF8(D71) DF(D70)
Todos los semiconductores tienen serigrafiados nuacutemeros y letras que especifican y describen de que tipo de dispositivo se trata Existen varias nomenclaturas o coacutedigos que pretenden
darnos esta preciada informacioacuten De todas destacan tres PROELECTRON (Europea) que consta de dos letras y tres cifras para los componentes utilizados en radio televisioacuten y audio o de tres letras y dos nuacutemeros para dispositivos industriales La primera letra precisa el material del que estaacute hecho el dispositivo y la segunda letra el tipo de componente El resto del coacutedigo nuacutemeros generalmente indica la aplicacioacuten general a la que se aplica Para la identificacioacuten de
estos dispositivos se utiliza la tabla que sigue a continuacioacuten
La primera
letra
indi
ca el
materia
l se
miconductor utilizado en la
construccioacuten del dispositivo
A Germanio
B Silicio
C Arseniuro de
Galio
D
Antimoniur
o de Indio
R Material de otro tipo
La segunda letra
indica la
constr
uccioacuten y
utilizacioacuten principal del dispositivo
A Diodo de sentildeal (diodo detector de conmutacioacuten a alta velocidad mezclador)
B Diodo de capacidad variable
(varicap)
C Transistor para
aplicacioacuten en baja
frecuencia
D Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
baja
frec
uen
cia
E Dio
do
tuacutene
l
F
Tra
nsis
tor
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
L Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
P Dis
posi
tivo
sens
ible
a
las
radi
acio
nes
R Dis
posi
tivo
de
con
mut
acioacute
n o
de
cont
rol
gob
ern
ado
eleacutec
tric
ame
nte
y
teni
end
o un
efec
to
de
rupt
ura
(tiri
stor
)
S Tra
nsis
tor
de
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
T Dispositivo de potencia
para
conmutacioacuten o
control gobernado eleacutectricamente y
teniend
o un efecto de
rupt
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
TIPOS DE DIODOS-
DIODOS METAL-SEMICONDUCTOR- Los maacutes antiguos son los de germanio con punta de tungsteno o de oro Su aplicacioacuten maacutes
importante se encuentra en HF VHF y UHF Tambieacuten se utilizan como detectores en los receptores de modulacioacuten de frecuencia Por el tipo de unioacuten que tiene posee una capacidad muy baja asiacute
como una resistencia interna en conduccioacuten que produce una tensioacuten maacutexima de 02 a 03v El diodo Schottky son un tipo de diodo cuya construccioacuten se basa en la unioacuten metal conductor
con algunas diferencias respecto del anterior Fue desarrollado por la Hewlett-Packard en USA a principios de la deacutecada de los 70 La conexioacuten se establece entre un metal y un material semicond
uctor con gran concentracioacuten de impurezas de forma que solo existiraacute un movimiento de electrones ya que son los uacutenicos portadores mayoritarios en ambos materiales Al igual que el de germanio y por
la misma razoacuten la tensioacuten de umbral cuando alcanza la conduccioacuten es de 02 a 03v Igualmente tienen una respuesta notable a altas frecuencias encontrando en este campo sus aplicacione
s maacutes frecuentes Un inconveniente de esto tipo de diodos se refiere a la poca intensidad que es capaz de soportar entre sus extremos El encapsulado de estos diodos es en forma de cilindro de
plaacutestico o de vidrio De configuracioacuten axial Sobre el cuerpo se marca el caacutetodo mediante un anillo serigrafiado
Diodo de punta de germanio Diodo Schottky
DIODOS RECTIFICADORES- Su construccioacuten estaacute basada en la
unioacuten PN siendo su principal aplicacioacuten como rectificadores Este tipo de diodos (normalmente de silicio) soportan elevadas temperaturas (hasta 200ordmC en la unioacuten) siendo su resistencia muy baja y
la corriente en tensioacuten inversa muy pequentildea Gracias a esto se pueden construir diodos de pequentildeas dimensiones para potencias relativamente grandes desbancando asiacute a los diodos termoi
oacutenicos desde hace tiempo Sus aplicaciones van desde elemento indispensable en fuentes de alimentacioacuten como en televisioacuten aparatos de rayos X y microscopios electroacutenicos donde deben rect
ificar tensiones altiacutesimas En fuentes de alimentacioacuten se utilizan los diodos formando configuracioacuten en puente (con cuatro diodos en sistemas monofaacutesicos) o utilizando los puentes integrados que
a tal efecto se fabrican y que simplifican en gran medida el proceso de disentildeo de una placa de circuito impreso Los distintos encapsulados de estos diodos dependen del nivel de potencia que tengan
que disipar Hasta 1w se emplean encapsulados de plaacutestico Por encima de este valor el encapsulado es metaacutelico y en potencias maacutes elevadas es necesario que el encapsulado tenga previsto una
rosca para fijar este a un radiador y asiacute ayudar al diodo a disipar el calor producido por esas altas corrientes Igual le pasa a los puentes de diodos integrados
DIODO RECTIFICADOR COMO
ELEMENTO DE PROTECCION- La desactivacioacuten de un releacute provoca una corriente de descarga de la bobina en sentido inverso que pone en peligro el elemento electroacutenico utilizado para su acti
vacioacuten Un diodo polarizado inversamente cortocircuita dicha corriente y elimina el problema El inconveniente que presenta es que la descarga de la bobina es maacutes lenta asiacute que la frecuencia a la
que puede ser activado el releacute es maacutes baja Se le llama comuacutenmente diodo volante
DIODO RECTIFICADOR COMO ELEMENTO DE PROTECCION DE UN DIODO LED EN ALTERNA- El dio
do LED cuando se polariza en ca directamente conduce y la tensioacuten cae sobre la resistencia limitadora sin embargo cuando se polariza inversamente toda la tensioacuten se encuentra en los extr
emos del diodo lo que puede destruirlo
DIODOS ZENER- Se emplean para producir entre sus extremos una tensioacuten constante e independiente de la corriente que las atraviesa seguacuten sus
especificaciones Para conseguir esto se aprovecha la propiedad que tiene la unioacuten PN cuando se polariza inversamente al llegar a la tensioacuten de ruptura (tensioacuten de zener) pues la intensidad invers
a del diodo sufre un aumento brusco Para evitar la destruccioacuten del diodo por la avalancha producida por el aumento de la intensidad se le pone en serie una resistencia que limita dicha
corriente Se producen desde 33v y con una potencia miacutenima de 250mW Los encapsulados pueden ser de plaacutestico o metaacutelico seguacuten la potencia que tenga que disipar Si quieres ver la curva caract
eriacutestica de un diodo zener pulsa aquiacute
DIODOS LED ( Light Emitting Diode)-Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodo rectificador sin embargo su tensioacuten de umbral se encuentra entre 13 y 4v dependiendo del color del diodo
Color Tensioacuten en directo
Infrarrojo 13v
Rojo
17v
Naranja
20v
Amarillo
25v
Verde
25v
Azul
40v
El conocimiento de esta tensioacuten es fundamental para el disentildeo del circuito en el que sea necesaria su presencia pues normalmente se le coloca en serie una resistencia que limita la intensidad que circularaacute por el Cuando se polariza directamente se comporta como una lamparita que emite una luz cuyo color depende de los materiales con los que se fabrica Cuando se polariza inversamente no se enciende y ademaacutes no deja circular la corriente La intensidad miacutenima para que un diodo LED emita luz visible es de 4mA y por precaucioacuten como maacuteximo debe aplicarse 50mA Para identificar los terminales del diodo LED observaremos como el caacutetodo seraacute el terminal maacutes corto siendo el maacutes largo el aacutenodo Ademaacutes en el encapsulado normalmente de plaacutestico se observa un chaflaacuten en el lado en el que se encuentra el caacutetodo Se utilizan como sentildeal visual y en el caso de los infrarrojos en los mandos a distancia Se fabrican algunos LEDs especiales LED bicolor- Estaacuten formados por dos diodos conectados en paralelo e inverso Se suele utilizar en la deteccioacuten de polaridad LED tricolor- Formado por dos diodos LED (verde y rojo) montado con el caacutetodo comuacuten El terminal maacutes corto es el aacutenodo rojo el del centro es el caacutetodo comuacuten y el tercero es el aacutenodo verde Display- Es una combinacioacuten de diodos LED que permiten visualizar letras y nuacutemeros Se
denominan comuacutenmente displays de 7 segmentos Se fabrican en dos configuraciones aacutenodo comuacuten y caacutetodo comuacuten
Estructura de un LED
bicolor
Estructura de un LED
tricolor
Display
Display
de caacutetodo comuacuten
Display
de aacutenodo comuacuten
Disposicioacuten de los pines en un display
FOTODIODO- Son dispositivos semiconductores construidos con una unioacuten PN sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja Para que su funcionamiento sea correcto se polarizaraacuten inversamente con lo que produciraacuten una cierta circulacioacuten de corriente cuando sean excitados por la luz Debido a su construccioacuten se comportan como ceacutelulas fotovoltaicas es decir en ausencia de tensioacuten exterior generan una tensioacuten muy pequentildea con el positivo en el aacutenodo y el negativo en el caacutetodo Tienen una velocidad de respuesta a los cambios bruscos de luminosidad mayores a las ceacutelulas fotoeleacutectricas Actualmente y en muchos circuitos estaacutes uacuteltimas se estaacuten sustituyendo por ellos debido a la ventaja anteriormente citada
DIODO DE CAPACIDAD VARIABLE (VARICAP)- Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unioacuten PN varia en funcioacuten de la tensioacuten inversa aplicada entre sus extremos Al aumentar dicha tensioacuten aumenta la anchura de esa barrera disminuyendo asiacute la capacidad del diodo De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensioacuten Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500pF La tensioacuten inversa miacutenima tiene que ser de 1v La aplicacioacuten de estos diodos se encuentra en la sintoniacutea de TV modulacioacuten de frecuencia en transmisiones de FM y radio sobre todo
En esta tabla no estaacuten todos los encapsulados en los que se fabrican los diodos pero si estaacuten los maacutes importantes
DO-5
DO-35
DO-41
TO-220AC
TO-3
PWRTAB PWRTABS SOT-223
SMA
SMB
SMC
D618s
l
D2pak
Dpak
TO-200AB
TO-200AC
Puentes rectificadores
B380C1000G(GS)
KBPC(D46)
KBB(D37)
GBL
GBU (IR) IN LINE
5S2(FAGOR)
GBPC(D34) (IR)
POWER-L(FAGOR)
MB(D34) POWER (FAGOR)
MT(D63)
DF8(D71) DF(D70)
Todos los semiconductores tienen serigrafiados nuacutemeros y letras que especifican y describen de que tipo de dispositivo se trata Existen varias nomenclaturas o coacutedigos que pretenden
darnos esta preciada informacioacuten De todas destacan tres PROELECTRON (Europea) que consta de dos letras y tres cifras para los componentes utilizados en radio televisioacuten y audio o de tres letras y dos nuacutemeros para dispositivos industriales La primera letra precisa el material del que estaacute hecho el dispositivo y la segunda letra el tipo de componente El resto del coacutedigo nuacutemeros generalmente indica la aplicacioacuten general a la que se aplica Para la identificacioacuten de
estos dispositivos se utiliza la tabla que sigue a continuacioacuten
La primera
letra
indi
ca el
materia
l se
miconductor utilizado en la
construccioacuten del dispositivo
A Germanio
B Silicio
C Arseniuro de
Galio
D
Antimoniur
o de Indio
R Material de otro tipo
La segunda letra
indica la
constr
uccioacuten y
utilizacioacuten principal del dispositivo
A Diodo de sentildeal (diodo detector de conmutacioacuten a alta velocidad mezclador)
B Diodo de capacidad variable
(varicap)
C Transistor para
aplicacioacuten en baja
frecuencia
D Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
baja
frec
uen
cia
E Dio
do
tuacutene
l
F
Tra
nsis
tor
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
L Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
P Dis
posi
tivo
sens
ible
a
las
radi
acio
nes
R Dis
posi
tivo
de
con
mut
acioacute
n o
de
cont
rol
gob
ern
ado
eleacutec
tric
ame
nte
y
teni
end
o un
efec
to
de
rupt
ura
(tiri
stor
)
S Tra
nsis
tor
de
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
T Dispositivo de potencia
para
conmutacioacuten o
control gobernado eleacutectricamente y
teniend
o un efecto de
rupt
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
importante se encuentra en HF VHF y UHF Tambieacuten se utilizan como detectores en los receptores de modulacioacuten de frecuencia Por el tipo de unioacuten que tiene posee una capacidad muy baja asiacute
como una resistencia interna en conduccioacuten que produce una tensioacuten maacutexima de 02 a 03v El diodo Schottky son un tipo de diodo cuya construccioacuten se basa en la unioacuten metal conductor
con algunas diferencias respecto del anterior Fue desarrollado por la Hewlett-Packard en USA a principios de la deacutecada de los 70 La conexioacuten se establece entre un metal y un material semicond
uctor con gran concentracioacuten de impurezas de forma que solo existiraacute un movimiento de electrones ya que son los uacutenicos portadores mayoritarios en ambos materiales Al igual que el de germanio y por
la misma razoacuten la tensioacuten de umbral cuando alcanza la conduccioacuten es de 02 a 03v Igualmente tienen una respuesta notable a altas frecuencias encontrando en este campo sus aplicacione
s maacutes frecuentes Un inconveniente de esto tipo de diodos se refiere a la poca intensidad que es capaz de soportar entre sus extremos El encapsulado de estos diodos es en forma de cilindro de
plaacutestico o de vidrio De configuracioacuten axial Sobre el cuerpo se marca el caacutetodo mediante un anillo serigrafiado
Diodo de punta de germanio Diodo Schottky
DIODOS RECTIFICADORES- Su construccioacuten estaacute basada en la
unioacuten PN siendo su principal aplicacioacuten como rectificadores Este tipo de diodos (normalmente de silicio) soportan elevadas temperaturas (hasta 200ordmC en la unioacuten) siendo su resistencia muy baja y
la corriente en tensioacuten inversa muy pequentildea Gracias a esto se pueden construir diodos de pequentildeas dimensiones para potencias relativamente grandes desbancando asiacute a los diodos termoi
oacutenicos desde hace tiempo Sus aplicaciones van desde elemento indispensable en fuentes de alimentacioacuten como en televisioacuten aparatos de rayos X y microscopios electroacutenicos donde deben rect
ificar tensiones altiacutesimas En fuentes de alimentacioacuten se utilizan los diodos formando configuracioacuten en puente (con cuatro diodos en sistemas monofaacutesicos) o utilizando los puentes integrados que
a tal efecto se fabrican y que simplifican en gran medida el proceso de disentildeo de una placa de circuito impreso Los distintos encapsulados de estos diodos dependen del nivel de potencia que tengan
que disipar Hasta 1w se emplean encapsulados de plaacutestico Por encima de este valor el encapsulado es metaacutelico y en potencias maacutes elevadas es necesario que el encapsulado tenga previsto una
rosca para fijar este a un radiador y asiacute ayudar al diodo a disipar el calor producido por esas altas corrientes Igual le pasa a los puentes de diodos integrados
DIODO RECTIFICADOR COMO
ELEMENTO DE PROTECCION- La desactivacioacuten de un releacute provoca una corriente de descarga de la bobina en sentido inverso que pone en peligro el elemento electroacutenico utilizado para su acti
vacioacuten Un diodo polarizado inversamente cortocircuita dicha corriente y elimina el problema El inconveniente que presenta es que la descarga de la bobina es maacutes lenta asiacute que la frecuencia a la
que puede ser activado el releacute es maacutes baja Se le llama comuacutenmente diodo volante
DIODO RECTIFICADOR COMO ELEMENTO DE PROTECCION DE UN DIODO LED EN ALTERNA- El dio
do LED cuando se polariza en ca directamente conduce y la tensioacuten cae sobre la resistencia limitadora sin embargo cuando se polariza inversamente toda la tensioacuten se encuentra en los extr
emos del diodo lo que puede destruirlo
DIODOS ZENER- Se emplean para producir entre sus extremos una tensioacuten constante e independiente de la corriente que las atraviesa seguacuten sus
especificaciones Para conseguir esto se aprovecha la propiedad que tiene la unioacuten PN cuando se polariza inversamente al llegar a la tensioacuten de ruptura (tensioacuten de zener) pues la intensidad invers
a del diodo sufre un aumento brusco Para evitar la destruccioacuten del diodo por la avalancha producida por el aumento de la intensidad se le pone en serie una resistencia que limita dicha
corriente Se producen desde 33v y con una potencia miacutenima de 250mW Los encapsulados pueden ser de plaacutestico o metaacutelico seguacuten la potencia que tenga que disipar Si quieres ver la curva caract
eriacutestica de un diodo zener pulsa aquiacute
DIODOS LED ( Light Emitting Diode)-Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodo rectificador sin embargo su tensioacuten de umbral se encuentra entre 13 y 4v dependiendo del color del diodo
Color Tensioacuten en directo
Infrarrojo 13v
Rojo
17v
Naranja
20v
Amarillo
25v
Verde
25v
Azul
40v
El conocimiento de esta tensioacuten es fundamental para el disentildeo del circuito en el que sea necesaria su presencia pues normalmente se le coloca en serie una resistencia que limita la intensidad que circularaacute por el Cuando se polariza directamente se comporta como una lamparita que emite una luz cuyo color depende de los materiales con los que se fabrica Cuando se polariza inversamente no se enciende y ademaacutes no deja circular la corriente La intensidad miacutenima para que un diodo LED emita luz visible es de 4mA y por precaucioacuten como maacuteximo debe aplicarse 50mA Para identificar los terminales del diodo LED observaremos como el caacutetodo seraacute el terminal maacutes corto siendo el maacutes largo el aacutenodo Ademaacutes en el encapsulado normalmente de plaacutestico se observa un chaflaacuten en el lado en el que se encuentra el caacutetodo Se utilizan como sentildeal visual y en el caso de los infrarrojos en los mandos a distancia Se fabrican algunos LEDs especiales LED bicolor- Estaacuten formados por dos diodos conectados en paralelo e inverso Se suele utilizar en la deteccioacuten de polaridad LED tricolor- Formado por dos diodos LED (verde y rojo) montado con el caacutetodo comuacuten El terminal maacutes corto es el aacutenodo rojo el del centro es el caacutetodo comuacuten y el tercero es el aacutenodo verde Display- Es una combinacioacuten de diodos LED que permiten visualizar letras y nuacutemeros Se
denominan comuacutenmente displays de 7 segmentos Se fabrican en dos configuraciones aacutenodo comuacuten y caacutetodo comuacuten
Estructura de un LED
bicolor
Estructura de un LED
tricolor
Display
Display
de caacutetodo comuacuten
Display
de aacutenodo comuacuten
Disposicioacuten de los pines en un display
FOTODIODO- Son dispositivos semiconductores construidos con una unioacuten PN sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja Para que su funcionamiento sea correcto se polarizaraacuten inversamente con lo que produciraacuten una cierta circulacioacuten de corriente cuando sean excitados por la luz Debido a su construccioacuten se comportan como ceacutelulas fotovoltaicas es decir en ausencia de tensioacuten exterior generan una tensioacuten muy pequentildea con el positivo en el aacutenodo y el negativo en el caacutetodo Tienen una velocidad de respuesta a los cambios bruscos de luminosidad mayores a las ceacutelulas fotoeleacutectricas Actualmente y en muchos circuitos estaacutes uacuteltimas se estaacuten sustituyendo por ellos debido a la ventaja anteriormente citada
DIODO DE CAPACIDAD VARIABLE (VARICAP)- Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unioacuten PN varia en funcioacuten de la tensioacuten inversa aplicada entre sus extremos Al aumentar dicha tensioacuten aumenta la anchura de esa barrera disminuyendo asiacute la capacidad del diodo De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensioacuten Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500pF La tensioacuten inversa miacutenima tiene que ser de 1v La aplicacioacuten de estos diodos se encuentra en la sintoniacutea de TV modulacioacuten de frecuencia en transmisiones de FM y radio sobre todo
En esta tabla no estaacuten todos los encapsulados en los que se fabrican los diodos pero si estaacuten los maacutes importantes
DO-5
DO-35
DO-41
TO-220AC
TO-3
PWRTAB PWRTABS SOT-223
SMA
SMB
SMC
D618s
l
D2pak
Dpak
TO-200AB
TO-200AC
Puentes rectificadores
B380C1000G(GS)
KBPC(D46)
KBB(D37)
GBL
GBU (IR) IN LINE
5S2(FAGOR)
GBPC(D34) (IR)
POWER-L(FAGOR)
MB(D34) POWER (FAGOR)
MT(D63)
DF8(D71) DF(D70)
Todos los semiconductores tienen serigrafiados nuacutemeros y letras que especifican y describen de que tipo de dispositivo se trata Existen varias nomenclaturas o coacutedigos que pretenden
darnos esta preciada informacioacuten De todas destacan tres PROELECTRON (Europea) que consta de dos letras y tres cifras para los componentes utilizados en radio televisioacuten y audio o de tres letras y dos nuacutemeros para dispositivos industriales La primera letra precisa el material del que estaacute hecho el dispositivo y la segunda letra el tipo de componente El resto del coacutedigo nuacutemeros generalmente indica la aplicacioacuten general a la que se aplica Para la identificacioacuten de
estos dispositivos se utiliza la tabla que sigue a continuacioacuten
La primera
letra
indi
ca el
materia
l se
miconductor utilizado en la
construccioacuten del dispositivo
A Germanio
B Silicio
C Arseniuro de
Galio
D
Antimoniur
o de Indio
R Material de otro tipo
La segunda letra
indica la
constr
uccioacuten y
utilizacioacuten principal del dispositivo
A Diodo de sentildeal (diodo detector de conmutacioacuten a alta velocidad mezclador)
B Diodo de capacidad variable
(varicap)
C Transistor para
aplicacioacuten en baja
frecuencia
D Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
baja
frec
uen
cia
E Dio
do
tuacutene
l
F
Tra
nsis
tor
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
L Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
P Dis
posi
tivo
sens
ible
a
las
radi
acio
nes
R Dis
posi
tivo
de
con
mut
acioacute
n o
de
cont
rol
gob
ern
ado
eleacutec
tric
ame
nte
y
teni
end
o un
efec
to
de
rupt
ura
(tiri
stor
)
S Tra
nsis
tor
de
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
T Dispositivo de potencia
para
conmutacioacuten o
control gobernado eleacutectricamente y
teniend
o un efecto de
rupt
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
como una resistencia interna en conduccioacuten que produce una tensioacuten maacutexima de 02 a 03v El diodo Schottky son un tipo de diodo cuya construccioacuten se basa en la unioacuten metal conductor
con algunas diferencias respecto del anterior Fue desarrollado por la Hewlett-Packard en USA a principios de la deacutecada de los 70 La conexioacuten se establece entre un metal y un material semicond
uctor con gran concentracioacuten de impurezas de forma que solo existiraacute un movimiento de electrones ya que son los uacutenicos portadores mayoritarios en ambos materiales Al igual que el de germanio y por
la misma razoacuten la tensioacuten de umbral cuando alcanza la conduccioacuten es de 02 a 03v Igualmente tienen una respuesta notable a altas frecuencias encontrando en este campo sus aplicacione
s maacutes frecuentes Un inconveniente de esto tipo de diodos se refiere a la poca intensidad que es capaz de soportar entre sus extremos El encapsulado de estos diodos es en forma de cilindro de
plaacutestico o de vidrio De configuracioacuten axial Sobre el cuerpo se marca el caacutetodo mediante un anillo serigrafiado
Diodo de punta de germanio Diodo Schottky
DIODOS RECTIFICADORES- Su construccioacuten estaacute basada en la
unioacuten PN siendo su principal aplicacioacuten como rectificadores Este tipo de diodos (normalmente de silicio) soportan elevadas temperaturas (hasta 200ordmC en la unioacuten) siendo su resistencia muy baja y
la corriente en tensioacuten inversa muy pequentildea Gracias a esto se pueden construir diodos de pequentildeas dimensiones para potencias relativamente grandes desbancando asiacute a los diodos termoi
oacutenicos desde hace tiempo Sus aplicaciones van desde elemento indispensable en fuentes de alimentacioacuten como en televisioacuten aparatos de rayos X y microscopios electroacutenicos donde deben rect
ificar tensiones altiacutesimas En fuentes de alimentacioacuten se utilizan los diodos formando configuracioacuten en puente (con cuatro diodos en sistemas monofaacutesicos) o utilizando los puentes integrados que
a tal efecto se fabrican y que simplifican en gran medida el proceso de disentildeo de una placa de circuito impreso Los distintos encapsulados de estos diodos dependen del nivel de potencia que tengan
que disipar Hasta 1w se emplean encapsulados de plaacutestico Por encima de este valor el encapsulado es metaacutelico y en potencias maacutes elevadas es necesario que el encapsulado tenga previsto una
rosca para fijar este a un radiador y asiacute ayudar al diodo a disipar el calor producido por esas altas corrientes Igual le pasa a los puentes de diodos integrados
DIODO RECTIFICADOR COMO
ELEMENTO DE PROTECCION- La desactivacioacuten de un releacute provoca una corriente de descarga de la bobina en sentido inverso que pone en peligro el elemento electroacutenico utilizado para su acti
vacioacuten Un diodo polarizado inversamente cortocircuita dicha corriente y elimina el problema El inconveniente que presenta es que la descarga de la bobina es maacutes lenta asiacute que la frecuencia a la
que puede ser activado el releacute es maacutes baja Se le llama comuacutenmente diodo volante
DIODO RECTIFICADOR COMO ELEMENTO DE PROTECCION DE UN DIODO LED EN ALTERNA- El dio
do LED cuando se polariza en ca directamente conduce y la tensioacuten cae sobre la resistencia limitadora sin embargo cuando se polariza inversamente toda la tensioacuten se encuentra en los extr
emos del diodo lo que puede destruirlo
DIODOS ZENER- Se emplean para producir entre sus extremos una tensioacuten constante e independiente de la corriente que las atraviesa seguacuten sus
especificaciones Para conseguir esto se aprovecha la propiedad que tiene la unioacuten PN cuando se polariza inversamente al llegar a la tensioacuten de ruptura (tensioacuten de zener) pues la intensidad invers
a del diodo sufre un aumento brusco Para evitar la destruccioacuten del diodo por la avalancha producida por el aumento de la intensidad se le pone en serie una resistencia que limita dicha
corriente Se producen desde 33v y con una potencia miacutenima de 250mW Los encapsulados pueden ser de plaacutestico o metaacutelico seguacuten la potencia que tenga que disipar Si quieres ver la curva caract
eriacutestica de un diodo zener pulsa aquiacute
DIODOS LED ( Light Emitting Diode)-Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodo rectificador sin embargo su tensioacuten de umbral se encuentra entre 13 y 4v dependiendo del color del diodo
Color Tensioacuten en directo
Infrarrojo 13v
Rojo
17v
Naranja
20v
Amarillo
25v
Verde
25v
Azul
40v
El conocimiento de esta tensioacuten es fundamental para el disentildeo del circuito en el que sea necesaria su presencia pues normalmente se le coloca en serie una resistencia que limita la intensidad que circularaacute por el Cuando se polariza directamente se comporta como una lamparita que emite una luz cuyo color depende de los materiales con los que se fabrica Cuando se polariza inversamente no se enciende y ademaacutes no deja circular la corriente La intensidad miacutenima para que un diodo LED emita luz visible es de 4mA y por precaucioacuten como maacuteximo debe aplicarse 50mA Para identificar los terminales del diodo LED observaremos como el caacutetodo seraacute el terminal maacutes corto siendo el maacutes largo el aacutenodo Ademaacutes en el encapsulado normalmente de plaacutestico se observa un chaflaacuten en el lado en el que se encuentra el caacutetodo Se utilizan como sentildeal visual y en el caso de los infrarrojos en los mandos a distancia Se fabrican algunos LEDs especiales LED bicolor- Estaacuten formados por dos diodos conectados en paralelo e inverso Se suele utilizar en la deteccioacuten de polaridad LED tricolor- Formado por dos diodos LED (verde y rojo) montado con el caacutetodo comuacuten El terminal maacutes corto es el aacutenodo rojo el del centro es el caacutetodo comuacuten y el tercero es el aacutenodo verde Display- Es una combinacioacuten de diodos LED que permiten visualizar letras y nuacutemeros Se
denominan comuacutenmente displays de 7 segmentos Se fabrican en dos configuraciones aacutenodo comuacuten y caacutetodo comuacuten
Estructura de un LED
bicolor
Estructura de un LED
tricolor
Display
Display
de caacutetodo comuacuten
Display
de aacutenodo comuacuten
Disposicioacuten de los pines en un display
FOTODIODO- Son dispositivos semiconductores construidos con una unioacuten PN sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja Para que su funcionamiento sea correcto se polarizaraacuten inversamente con lo que produciraacuten una cierta circulacioacuten de corriente cuando sean excitados por la luz Debido a su construccioacuten se comportan como ceacutelulas fotovoltaicas es decir en ausencia de tensioacuten exterior generan una tensioacuten muy pequentildea con el positivo en el aacutenodo y el negativo en el caacutetodo Tienen una velocidad de respuesta a los cambios bruscos de luminosidad mayores a las ceacutelulas fotoeleacutectricas Actualmente y en muchos circuitos estaacutes uacuteltimas se estaacuten sustituyendo por ellos debido a la ventaja anteriormente citada
DIODO DE CAPACIDAD VARIABLE (VARICAP)- Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unioacuten PN varia en funcioacuten de la tensioacuten inversa aplicada entre sus extremos Al aumentar dicha tensioacuten aumenta la anchura de esa barrera disminuyendo asiacute la capacidad del diodo De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensioacuten Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500pF La tensioacuten inversa miacutenima tiene que ser de 1v La aplicacioacuten de estos diodos se encuentra en la sintoniacutea de TV modulacioacuten de frecuencia en transmisiones de FM y radio sobre todo
En esta tabla no estaacuten todos los encapsulados en los que se fabrican los diodos pero si estaacuten los maacutes importantes
DO-5
DO-35
DO-41
TO-220AC
TO-3
PWRTAB PWRTABS SOT-223
SMA
SMB
SMC
D618s
l
D2pak
Dpak
TO-200AB
TO-200AC
Puentes rectificadores
B380C1000G(GS)
KBPC(D46)
KBB(D37)
GBL
GBU (IR) IN LINE
5S2(FAGOR)
GBPC(D34) (IR)
POWER-L(FAGOR)
MB(D34) POWER (FAGOR)
MT(D63)
DF8(D71) DF(D70)
Todos los semiconductores tienen serigrafiados nuacutemeros y letras que especifican y describen de que tipo de dispositivo se trata Existen varias nomenclaturas o coacutedigos que pretenden
darnos esta preciada informacioacuten De todas destacan tres PROELECTRON (Europea) que consta de dos letras y tres cifras para los componentes utilizados en radio televisioacuten y audio o de tres letras y dos nuacutemeros para dispositivos industriales La primera letra precisa el material del que estaacute hecho el dispositivo y la segunda letra el tipo de componente El resto del coacutedigo nuacutemeros generalmente indica la aplicacioacuten general a la que se aplica Para la identificacioacuten de
estos dispositivos se utiliza la tabla que sigue a continuacioacuten
La primera
letra
indi
ca el
materia
l se
miconductor utilizado en la
construccioacuten del dispositivo
A Germanio
B Silicio
C Arseniuro de
Galio
D
Antimoniur
o de Indio
R Material de otro tipo
La segunda letra
indica la
constr
uccioacuten y
utilizacioacuten principal del dispositivo
A Diodo de sentildeal (diodo detector de conmutacioacuten a alta velocidad mezclador)
B Diodo de capacidad variable
(varicap)
C Transistor para
aplicacioacuten en baja
frecuencia
D Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
baja
frec
uen
cia
E Dio
do
tuacutene
l
F
Tra
nsis
tor
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
L Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
P Dis
posi
tivo
sens
ible
a
las
radi
acio
nes
R Dis
posi
tivo
de
con
mut
acioacute
n o
de
cont
rol
gob
ern
ado
eleacutec
tric
ame
nte
y
teni
end
o un
efec
to
de
rupt
ura
(tiri
stor
)
S Tra
nsis
tor
de
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
T Dispositivo de potencia
para
conmutacioacuten o
control gobernado eleacutectricamente y
teniend
o un efecto de
rupt
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
con algunas diferencias respecto del anterior Fue desarrollado por la Hewlett-Packard en USA a principios de la deacutecada de los 70 La conexioacuten se establece entre un metal y un material semicond
uctor con gran concentracioacuten de impurezas de forma que solo existiraacute un movimiento de electrones ya que son los uacutenicos portadores mayoritarios en ambos materiales Al igual que el de germanio y por
la misma razoacuten la tensioacuten de umbral cuando alcanza la conduccioacuten es de 02 a 03v Igualmente tienen una respuesta notable a altas frecuencias encontrando en este campo sus aplicacione
s maacutes frecuentes Un inconveniente de esto tipo de diodos se refiere a la poca intensidad que es capaz de soportar entre sus extremos El encapsulado de estos diodos es en forma de cilindro de
plaacutestico o de vidrio De configuracioacuten axial Sobre el cuerpo se marca el caacutetodo mediante un anillo serigrafiado
Diodo de punta de germanio Diodo Schottky
DIODOS RECTIFICADORES- Su construccioacuten estaacute basada en la
unioacuten PN siendo su principal aplicacioacuten como rectificadores Este tipo de diodos (normalmente de silicio) soportan elevadas temperaturas (hasta 200ordmC en la unioacuten) siendo su resistencia muy baja y
la corriente en tensioacuten inversa muy pequentildea Gracias a esto se pueden construir diodos de pequentildeas dimensiones para potencias relativamente grandes desbancando asiacute a los diodos termoi
oacutenicos desde hace tiempo Sus aplicaciones van desde elemento indispensable en fuentes de alimentacioacuten como en televisioacuten aparatos de rayos X y microscopios electroacutenicos donde deben rect
ificar tensiones altiacutesimas En fuentes de alimentacioacuten se utilizan los diodos formando configuracioacuten en puente (con cuatro diodos en sistemas monofaacutesicos) o utilizando los puentes integrados que
a tal efecto se fabrican y que simplifican en gran medida el proceso de disentildeo de una placa de circuito impreso Los distintos encapsulados de estos diodos dependen del nivel de potencia que tengan
que disipar Hasta 1w se emplean encapsulados de plaacutestico Por encima de este valor el encapsulado es metaacutelico y en potencias maacutes elevadas es necesario que el encapsulado tenga previsto una
rosca para fijar este a un radiador y asiacute ayudar al diodo a disipar el calor producido por esas altas corrientes Igual le pasa a los puentes de diodos integrados
DIODO RECTIFICADOR COMO
ELEMENTO DE PROTECCION- La desactivacioacuten de un releacute provoca una corriente de descarga de la bobina en sentido inverso que pone en peligro el elemento electroacutenico utilizado para su acti
vacioacuten Un diodo polarizado inversamente cortocircuita dicha corriente y elimina el problema El inconveniente que presenta es que la descarga de la bobina es maacutes lenta asiacute que la frecuencia a la
que puede ser activado el releacute es maacutes baja Se le llama comuacutenmente diodo volante
DIODO RECTIFICADOR COMO ELEMENTO DE PROTECCION DE UN DIODO LED EN ALTERNA- El dio
do LED cuando se polariza en ca directamente conduce y la tensioacuten cae sobre la resistencia limitadora sin embargo cuando se polariza inversamente toda la tensioacuten se encuentra en los extr
emos del diodo lo que puede destruirlo
DIODOS ZENER- Se emplean para producir entre sus extremos una tensioacuten constante e independiente de la corriente que las atraviesa seguacuten sus
especificaciones Para conseguir esto se aprovecha la propiedad que tiene la unioacuten PN cuando se polariza inversamente al llegar a la tensioacuten de ruptura (tensioacuten de zener) pues la intensidad invers
a del diodo sufre un aumento brusco Para evitar la destruccioacuten del diodo por la avalancha producida por el aumento de la intensidad se le pone en serie una resistencia que limita dicha
corriente Se producen desde 33v y con una potencia miacutenima de 250mW Los encapsulados pueden ser de plaacutestico o metaacutelico seguacuten la potencia que tenga que disipar Si quieres ver la curva caract
eriacutestica de un diodo zener pulsa aquiacute
DIODOS LED ( Light Emitting Diode)-Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodo rectificador sin embargo su tensioacuten de umbral se encuentra entre 13 y 4v dependiendo del color del diodo
Color Tensioacuten en directo
Infrarrojo 13v
Rojo
17v
Naranja
20v
Amarillo
25v
Verde
25v
Azul
40v
El conocimiento de esta tensioacuten es fundamental para el disentildeo del circuito en el que sea necesaria su presencia pues normalmente se le coloca en serie una resistencia que limita la intensidad que circularaacute por el Cuando se polariza directamente se comporta como una lamparita que emite una luz cuyo color depende de los materiales con los que se fabrica Cuando se polariza inversamente no se enciende y ademaacutes no deja circular la corriente La intensidad miacutenima para que un diodo LED emita luz visible es de 4mA y por precaucioacuten como maacuteximo debe aplicarse 50mA Para identificar los terminales del diodo LED observaremos como el caacutetodo seraacute el terminal maacutes corto siendo el maacutes largo el aacutenodo Ademaacutes en el encapsulado normalmente de plaacutestico se observa un chaflaacuten en el lado en el que se encuentra el caacutetodo Se utilizan como sentildeal visual y en el caso de los infrarrojos en los mandos a distancia Se fabrican algunos LEDs especiales LED bicolor- Estaacuten formados por dos diodos conectados en paralelo e inverso Se suele utilizar en la deteccioacuten de polaridad LED tricolor- Formado por dos diodos LED (verde y rojo) montado con el caacutetodo comuacuten El terminal maacutes corto es el aacutenodo rojo el del centro es el caacutetodo comuacuten y el tercero es el aacutenodo verde Display- Es una combinacioacuten de diodos LED que permiten visualizar letras y nuacutemeros Se
denominan comuacutenmente displays de 7 segmentos Se fabrican en dos configuraciones aacutenodo comuacuten y caacutetodo comuacuten
Estructura de un LED
bicolor
Estructura de un LED
tricolor
Display
Display
de caacutetodo comuacuten
Display
de aacutenodo comuacuten
Disposicioacuten de los pines en un display
FOTODIODO- Son dispositivos semiconductores construidos con una unioacuten PN sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja Para que su funcionamiento sea correcto se polarizaraacuten inversamente con lo que produciraacuten una cierta circulacioacuten de corriente cuando sean excitados por la luz Debido a su construccioacuten se comportan como ceacutelulas fotovoltaicas es decir en ausencia de tensioacuten exterior generan una tensioacuten muy pequentildea con el positivo en el aacutenodo y el negativo en el caacutetodo Tienen una velocidad de respuesta a los cambios bruscos de luminosidad mayores a las ceacutelulas fotoeleacutectricas Actualmente y en muchos circuitos estaacutes uacuteltimas se estaacuten sustituyendo por ellos debido a la ventaja anteriormente citada
DIODO DE CAPACIDAD VARIABLE (VARICAP)- Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unioacuten PN varia en funcioacuten de la tensioacuten inversa aplicada entre sus extremos Al aumentar dicha tensioacuten aumenta la anchura de esa barrera disminuyendo asiacute la capacidad del diodo De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensioacuten Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500pF La tensioacuten inversa miacutenima tiene que ser de 1v La aplicacioacuten de estos diodos se encuentra en la sintoniacutea de TV modulacioacuten de frecuencia en transmisiones de FM y radio sobre todo
En esta tabla no estaacuten todos los encapsulados en los que se fabrican los diodos pero si estaacuten los maacutes importantes
DO-5
DO-35
DO-41
TO-220AC
TO-3
PWRTAB PWRTABS SOT-223
SMA
SMB
SMC
D618s
l
D2pak
Dpak
TO-200AB
TO-200AC
Puentes rectificadores
B380C1000G(GS)
KBPC(D46)
KBB(D37)
GBL
GBU (IR) IN LINE
5S2(FAGOR)
GBPC(D34) (IR)
POWER-L(FAGOR)
MB(D34) POWER (FAGOR)
MT(D63)
DF8(D71) DF(D70)
Todos los semiconductores tienen serigrafiados nuacutemeros y letras que especifican y describen de que tipo de dispositivo se trata Existen varias nomenclaturas o coacutedigos que pretenden
darnos esta preciada informacioacuten De todas destacan tres PROELECTRON (Europea) que consta de dos letras y tres cifras para los componentes utilizados en radio televisioacuten y audio o de tres letras y dos nuacutemeros para dispositivos industriales La primera letra precisa el material del que estaacute hecho el dispositivo y la segunda letra el tipo de componente El resto del coacutedigo nuacutemeros generalmente indica la aplicacioacuten general a la que se aplica Para la identificacioacuten de
estos dispositivos se utiliza la tabla que sigue a continuacioacuten
La primera
letra
indi
ca el
materia
l se
miconductor utilizado en la
construccioacuten del dispositivo
A Germanio
B Silicio
C Arseniuro de
Galio
D
Antimoniur
o de Indio
R Material de otro tipo
La segunda letra
indica la
constr
uccioacuten y
utilizacioacuten principal del dispositivo
A Diodo de sentildeal (diodo detector de conmutacioacuten a alta velocidad mezclador)
B Diodo de capacidad variable
(varicap)
C Transistor para
aplicacioacuten en baja
frecuencia
D Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
baja
frec
uen
cia
E Dio
do
tuacutene
l
F
Tra
nsis
tor
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
L Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
P Dis
posi
tivo
sens
ible
a
las
radi
acio
nes
R Dis
posi
tivo
de
con
mut
acioacute
n o
de
cont
rol
gob
ern
ado
eleacutec
tric
ame
nte
y
teni
end
o un
efec
to
de
rupt
ura
(tiri
stor
)
S Tra
nsis
tor
de
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
T Dispositivo de potencia
para
conmutacioacuten o
control gobernado eleacutectricamente y
teniend
o un efecto de
rupt
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
uctor con gran concentracioacuten de impurezas de forma que solo existiraacute un movimiento de electrones ya que son los uacutenicos portadores mayoritarios en ambos materiales Al igual que el de germanio y por
la misma razoacuten la tensioacuten de umbral cuando alcanza la conduccioacuten es de 02 a 03v Igualmente tienen una respuesta notable a altas frecuencias encontrando en este campo sus aplicacione
s maacutes frecuentes Un inconveniente de esto tipo de diodos se refiere a la poca intensidad que es capaz de soportar entre sus extremos El encapsulado de estos diodos es en forma de cilindro de
plaacutestico o de vidrio De configuracioacuten axial Sobre el cuerpo se marca el caacutetodo mediante un anillo serigrafiado
Diodo de punta de germanio Diodo Schottky
DIODOS RECTIFICADORES- Su construccioacuten estaacute basada en la
unioacuten PN siendo su principal aplicacioacuten como rectificadores Este tipo de diodos (normalmente de silicio) soportan elevadas temperaturas (hasta 200ordmC en la unioacuten) siendo su resistencia muy baja y
la corriente en tensioacuten inversa muy pequentildea Gracias a esto se pueden construir diodos de pequentildeas dimensiones para potencias relativamente grandes desbancando asiacute a los diodos termoi
oacutenicos desde hace tiempo Sus aplicaciones van desde elemento indispensable en fuentes de alimentacioacuten como en televisioacuten aparatos de rayos X y microscopios electroacutenicos donde deben rect
ificar tensiones altiacutesimas En fuentes de alimentacioacuten se utilizan los diodos formando configuracioacuten en puente (con cuatro diodos en sistemas monofaacutesicos) o utilizando los puentes integrados que
a tal efecto se fabrican y que simplifican en gran medida el proceso de disentildeo de una placa de circuito impreso Los distintos encapsulados de estos diodos dependen del nivel de potencia que tengan
que disipar Hasta 1w se emplean encapsulados de plaacutestico Por encima de este valor el encapsulado es metaacutelico y en potencias maacutes elevadas es necesario que el encapsulado tenga previsto una
rosca para fijar este a un radiador y asiacute ayudar al diodo a disipar el calor producido por esas altas corrientes Igual le pasa a los puentes de diodos integrados
DIODO RECTIFICADOR COMO
ELEMENTO DE PROTECCION- La desactivacioacuten de un releacute provoca una corriente de descarga de la bobina en sentido inverso que pone en peligro el elemento electroacutenico utilizado para su acti
vacioacuten Un diodo polarizado inversamente cortocircuita dicha corriente y elimina el problema El inconveniente que presenta es que la descarga de la bobina es maacutes lenta asiacute que la frecuencia a la
que puede ser activado el releacute es maacutes baja Se le llama comuacutenmente diodo volante
DIODO RECTIFICADOR COMO ELEMENTO DE PROTECCION DE UN DIODO LED EN ALTERNA- El dio
do LED cuando se polariza en ca directamente conduce y la tensioacuten cae sobre la resistencia limitadora sin embargo cuando se polariza inversamente toda la tensioacuten se encuentra en los extr
emos del diodo lo que puede destruirlo
DIODOS ZENER- Se emplean para producir entre sus extremos una tensioacuten constante e independiente de la corriente que las atraviesa seguacuten sus
especificaciones Para conseguir esto se aprovecha la propiedad que tiene la unioacuten PN cuando se polariza inversamente al llegar a la tensioacuten de ruptura (tensioacuten de zener) pues la intensidad invers
a del diodo sufre un aumento brusco Para evitar la destruccioacuten del diodo por la avalancha producida por el aumento de la intensidad se le pone en serie una resistencia que limita dicha
corriente Se producen desde 33v y con una potencia miacutenima de 250mW Los encapsulados pueden ser de plaacutestico o metaacutelico seguacuten la potencia que tenga que disipar Si quieres ver la curva caract
eriacutestica de un diodo zener pulsa aquiacute
DIODOS LED ( Light Emitting Diode)-Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodo rectificador sin embargo su tensioacuten de umbral se encuentra entre 13 y 4v dependiendo del color del diodo
Color Tensioacuten en directo
Infrarrojo 13v
Rojo
17v
Naranja
20v
Amarillo
25v
Verde
25v
Azul
40v
El conocimiento de esta tensioacuten es fundamental para el disentildeo del circuito en el que sea necesaria su presencia pues normalmente se le coloca en serie una resistencia que limita la intensidad que circularaacute por el Cuando se polariza directamente se comporta como una lamparita que emite una luz cuyo color depende de los materiales con los que se fabrica Cuando se polariza inversamente no se enciende y ademaacutes no deja circular la corriente La intensidad miacutenima para que un diodo LED emita luz visible es de 4mA y por precaucioacuten como maacuteximo debe aplicarse 50mA Para identificar los terminales del diodo LED observaremos como el caacutetodo seraacute el terminal maacutes corto siendo el maacutes largo el aacutenodo Ademaacutes en el encapsulado normalmente de plaacutestico se observa un chaflaacuten en el lado en el que se encuentra el caacutetodo Se utilizan como sentildeal visual y en el caso de los infrarrojos en los mandos a distancia Se fabrican algunos LEDs especiales LED bicolor- Estaacuten formados por dos diodos conectados en paralelo e inverso Se suele utilizar en la deteccioacuten de polaridad LED tricolor- Formado por dos diodos LED (verde y rojo) montado con el caacutetodo comuacuten El terminal maacutes corto es el aacutenodo rojo el del centro es el caacutetodo comuacuten y el tercero es el aacutenodo verde Display- Es una combinacioacuten de diodos LED que permiten visualizar letras y nuacutemeros Se
denominan comuacutenmente displays de 7 segmentos Se fabrican en dos configuraciones aacutenodo comuacuten y caacutetodo comuacuten
Estructura de un LED
bicolor
Estructura de un LED
tricolor
Display
Display
de caacutetodo comuacuten
Display
de aacutenodo comuacuten
Disposicioacuten de los pines en un display
FOTODIODO- Son dispositivos semiconductores construidos con una unioacuten PN sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja Para que su funcionamiento sea correcto se polarizaraacuten inversamente con lo que produciraacuten una cierta circulacioacuten de corriente cuando sean excitados por la luz Debido a su construccioacuten se comportan como ceacutelulas fotovoltaicas es decir en ausencia de tensioacuten exterior generan una tensioacuten muy pequentildea con el positivo en el aacutenodo y el negativo en el caacutetodo Tienen una velocidad de respuesta a los cambios bruscos de luminosidad mayores a las ceacutelulas fotoeleacutectricas Actualmente y en muchos circuitos estaacutes uacuteltimas se estaacuten sustituyendo por ellos debido a la ventaja anteriormente citada
DIODO DE CAPACIDAD VARIABLE (VARICAP)- Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unioacuten PN varia en funcioacuten de la tensioacuten inversa aplicada entre sus extremos Al aumentar dicha tensioacuten aumenta la anchura de esa barrera disminuyendo asiacute la capacidad del diodo De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensioacuten Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500pF La tensioacuten inversa miacutenima tiene que ser de 1v La aplicacioacuten de estos diodos se encuentra en la sintoniacutea de TV modulacioacuten de frecuencia en transmisiones de FM y radio sobre todo
En esta tabla no estaacuten todos los encapsulados en los que se fabrican los diodos pero si estaacuten los maacutes importantes
DO-5
DO-35
DO-41
TO-220AC
TO-3
PWRTAB PWRTABS SOT-223
SMA
SMB
SMC
D618s
l
D2pak
Dpak
TO-200AB
TO-200AC
Puentes rectificadores
B380C1000G(GS)
KBPC(D46)
KBB(D37)
GBL
GBU (IR) IN LINE
5S2(FAGOR)
GBPC(D34) (IR)
POWER-L(FAGOR)
MB(D34) POWER (FAGOR)
MT(D63)
DF8(D71) DF(D70)
Todos los semiconductores tienen serigrafiados nuacutemeros y letras que especifican y describen de que tipo de dispositivo se trata Existen varias nomenclaturas o coacutedigos que pretenden
darnos esta preciada informacioacuten De todas destacan tres PROELECTRON (Europea) que consta de dos letras y tres cifras para los componentes utilizados en radio televisioacuten y audio o de tres letras y dos nuacutemeros para dispositivos industriales La primera letra precisa el material del que estaacute hecho el dispositivo y la segunda letra el tipo de componente El resto del coacutedigo nuacutemeros generalmente indica la aplicacioacuten general a la que se aplica Para la identificacioacuten de
estos dispositivos se utiliza la tabla que sigue a continuacioacuten
La primera
letra
indi
ca el
materia
l se
miconductor utilizado en la
construccioacuten del dispositivo
A Germanio
B Silicio
C Arseniuro de
Galio
D
Antimoniur
o de Indio
R Material de otro tipo
La segunda letra
indica la
constr
uccioacuten y
utilizacioacuten principal del dispositivo
A Diodo de sentildeal (diodo detector de conmutacioacuten a alta velocidad mezclador)
B Diodo de capacidad variable
(varicap)
C Transistor para
aplicacioacuten en baja
frecuencia
D Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
baja
frec
uen
cia
E Dio
do
tuacutene
l
F
Tra
nsis
tor
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
L Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
P Dis
posi
tivo
sens
ible
a
las
radi
acio
nes
R Dis
posi
tivo
de
con
mut
acioacute
n o
de
cont
rol
gob
ern
ado
eleacutec
tric
ame
nte
y
teni
end
o un
efec
to
de
rupt
ura
(tiri
stor
)
S Tra
nsis
tor
de
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
T Dispositivo de potencia
para
conmutacioacuten o
control gobernado eleacutectricamente y
teniend
o un efecto de
rupt
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
la misma razoacuten la tensioacuten de umbral cuando alcanza la conduccioacuten es de 02 a 03v Igualmente tienen una respuesta notable a altas frecuencias encontrando en este campo sus aplicacione
s maacutes frecuentes Un inconveniente de esto tipo de diodos se refiere a la poca intensidad que es capaz de soportar entre sus extremos El encapsulado de estos diodos es en forma de cilindro de
plaacutestico o de vidrio De configuracioacuten axial Sobre el cuerpo se marca el caacutetodo mediante un anillo serigrafiado
Diodo de punta de germanio Diodo Schottky
DIODOS RECTIFICADORES- Su construccioacuten estaacute basada en la
unioacuten PN siendo su principal aplicacioacuten como rectificadores Este tipo de diodos (normalmente de silicio) soportan elevadas temperaturas (hasta 200ordmC en la unioacuten) siendo su resistencia muy baja y
la corriente en tensioacuten inversa muy pequentildea Gracias a esto se pueden construir diodos de pequentildeas dimensiones para potencias relativamente grandes desbancando asiacute a los diodos termoi
oacutenicos desde hace tiempo Sus aplicaciones van desde elemento indispensable en fuentes de alimentacioacuten como en televisioacuten aparatos de rayos X y microscopios electroacutenicos donde deben rect
ificar tensiones altiacutesimas En fuentes de alimentacioacuten se utilizan los diodos formando configuracioacuten en puente (con cuatro diodos en sistemas monofaacutesicos) o utilizando los puentes integrados que
a tal efecto se fabrican y que simplifican en gran medida el proceso de disentildeo de una placa de circuito impreso Los distintos encapsulados de estos diodos dependen del nivel de potencia que tengan
que disipar Hasta 1w se emplean encapsulados de plaacutestico Por encima de este valor el encapsulado es metaacutelico y en potencias maacutes elevadas es necesario que el encapsulado tenga previsto una
rosca para fijar este a un radiador y asiacute ayudar al diodo a disipar el calor producido por esas altas corrientes Igual le pasa a los puentes de diodos integrados
DIODO RECTIFICADOR COMO
ELEMENTO DE PROTECCION- La desactivacioacuten de un releacute provoca una corriente de descarga de la bobina en sentido inverso que pone en peligro el elemento electroacutenico utilizado para su acti
vacioacuten Un diodo polarizado inversamente cortocircuita dicha corriente y elimina el problema El inconveniente que presenta es que la descarga de la bobina es maacutes lenta asiacute que la frecuencia a la
que puede ser activado el releacute es maacutes baja Se le llama comuacutenmente diodo volante
DIODO RECTIFICADOR COMO ELEMENTO DE PROTECCION DE UN DIODO LED EN ALTERNA- El dio
do LED cuando se polariza en ca directamente conduce y la tensioacuten cae sobre la resistencia limitadora sin embargo cuando se polariza inversamente toda la tensioacuten se encuentra en los extr
emos del diodo lo que puede destruirlo
DIODOS ZENER- Se emplean para producir entre sus extremos una tensioacuten constante e independiente de la corriente que las atraviesa seguacuten sus
especificaciones Para conseguir esto se aprovecha la propiedad que tiene la unioacuten PN cuando se polariza inversamente al llegar a la tensioacuten de ruptura (tensioacuten de zener) pues la intensidad invers
a del diodo sufre un aumento brusco Para evitar la destruccioacuten del diodo por la avalancha producida por el aumento de la intensidad se le pone en serie una resistencia que limita dicha
corriente Se producen desde 33v y con una potencia miacutenima de 250mW Los encapsulados pueden ser de plaacutestico o metaacutelico seguacuten la potencia que tenga que disipar Si quieres ver la curva caract
eriacutestica de un diodo zener pulsa aquiacute
DIODOS LED ( Light Emitting Diode)-Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodo rectificador sin embargo su tensioacuten de umbral se encuentra entre 13 y 4v dependiendo del color del diodo
Color Tensioacuten en directo
Infrarrojo 13v
Rojo
17v
Naranja
20v
Amarillo
25v
Verde
25v
Azul
40v
El conocimiento de esta tensioacuten es fundamental para el disentildeo del circuito en el que sea necesaria su presencia pues normalmente se le coloca en serie una resistencia que limita la intensidad que circularaacute por el Cuando se polariza directamente se comporta como una lamparita que emite una luz cuyo color depende de los materiales con los que se fabrica Cuando se polariza inversamente no se enciende y ademaacutes no deja circular la corriente La intensidad miacutenima para que un diodo LED emita luz visible es de 4mA y por precaucioacuten como maacuteximo debe aplicarse 50mA Para identificar los terminales del diodo LED observaremos como el caacutetodo seraacute el terminal maacutes corto siendo el maacutes largo el aacutenodo Ademaacutes en el encapsulado normalmente de plaacutestico se observa un chaflaacuten en el lado en el que se encuentra el caacutetodo Se utilizan como sentildeal visual y en el caso de los infrarrojos en los mandos a distancia Se fabrican algunos LEDs especiales LED bicolor- Estaacuten formados por dos diodos conectados en paralelo e inverso Se suele utilizar en la deteccioacuten de polaridad LED tricolor- Formado por dos diodos LED (verde y rojo) montado con el caacutetodo comuacuten El terminal maacutes corto es el aacutenodo rojo el del centro es el caacutetodo comuacuten y el tercero es el aacutenodo verde Display- Es una combinacioacuten de diodos LED que permiten visualizar letras y nuacutemeros Se
denominan comuacutenmente displays de 7 segmentos Se fabrican en dos configuraciones aacutenodo comuacuten y caacutetodo comuacuten
Estructura de un LED
bicolor
Estructura de un LED
tricolor
Display
Display
de caacutetodo comuacuten
Display
de aacutenodo comuacuten
Disposicioacuten de los pines en un display
FOTODIODO- Son dispositivos semiconductores construidos con una unioacuten PN sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja Para que su funcionamiento sea correcto se polarizaraacuten inversamente con lo que produciraacuten una cierta circulacioacuten de corriente cuando sean excitados por la luz Debido a su construccioacuten se comportan como ceacutelulas fotovoltaicas es decir en ausencia de tensioacuten exterior generan una tensioacuten muy pequentildea con el positivo en el aacutenodo y el negativo en el caacutetodo Tienen una velocidad de respuesta a los cambios bruscos de luminosidad mayores a las ceacutelulas fotoeleacutectricas Actualmente y en muchos circuitos estaacutes uacuteltimas se estaacuten sustituyendo por ellos debido a la ventaja anteriormente citada
DIODO DE CAPACIDAD VARIABLE (VARICAP)- Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unioacuten PN varia en funcioacuten de la tensioacuten inversa aplicada entre sus extremos Al aumentar dicha tensioacuten aumenta la anchura de esa barrera disminuyendo asiacute la capacidad del diodo De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensioacuten Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500pF La tensioacuten inversa miacutenima tiene que ser de 1v La aplicacioacuten de estos diodos se encuentra en la sintoniacutea de TV modulacioacuten de frecuencia en transmisiones de FM y radio sobre todo
En esta tabla no estaacuten todos los encapsulados en los que se fabrican los diodos pero si estaacuten los maacutes importantes
DO-5
DO-35
DO-41
TO-220AC
TO-3
PWRTAB PWRTABS SOT-223
SMA
SMB
SMC
D618s
l
D2pak
Dpak
TO-200AB
TO-200AC
Puentes rectificadores
B380C1000G(GS)
KBPC(D46)
KBB(D37)
GBL
GBU (IR) IN LINE
5S2(FAGOR)
GBPC(D34) (IR)
POWER-L(FAGOR)
MB(D34) POWER (FAGOR)
MT(D63)
DF8(D71) DF(D70)
Todos los semiconductores tienen serigrafiados nuacutemeros y letras que especifican y describen de que tipo de dispositivo se trata Existen varias nomenclaturas o coacutedigos que pretenden
darnos esta preciada informacioacuten De todas destacan tres PROELECTRON (Europea) que consta de dos letras y tres cifras para los componentes utilizados en radio televisioacuten y audio o de tres letras y dos nuacutemeros para dispositivos industriales La primera letra precisa el material del que estaacute hecho el dispositivo y la segunda letra el tipo de componente El resto del coacutedigo nuacutemeros generalmente indica la aplicacioacuten general a la que se aplica Para la identificacioacuten de
estos dispositivos se utiliza la tabla que sigue a continuacioacuten
La primera
letra
indi
ca el
materia
l se
miconductor utilizado en la
construccioacuten del dispositivo
A Germanio
B Silicio
C Arseniuro de
Galio
D
Antimoniur
o de Indio
R Material de otro tipo
La segunda letra
indica la
constr
uccioacuten y
utilizacioacuten principal del dispositivo
A Diodo de sentildeal (diodo detector de conmutacioacuten a alta velocidad mezclador)
B Diodo de capacidad variable
(varicap)
C Transistor para
aplicacioacuten en baja
frecuencia
D Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
baja
frec
uen
cia
E Dio
do
tuacutene
l
F
Tra
nsis
tor
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
L Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
P Dis
posi
tivo
sens
ible
a
las
radi
acio
nes
R Dis
posi
tivo
de
con
mut
acioacute
n o
de
cont
rol
gob
ern
ado
eleacutec
tric
ame
nte
y
teni
end
o un
efec
to
de
rupt
ura
(tiri
stor
)
S Tra
nsis
tor
de
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
T Dispositivo de potencia
para
conmutacioacuten o
control gobernado eleacutectricamente y
teniend
o un efecto de
rupt
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
s maacutes frecuentes Un inconveniente de esto tipo de diodos se refiere a la poca intensidad que es capaz de soportar entre sus extremos El encapsulado de estos diodos es en forma de cilindro de
plaacutestico o de vidrio De configuracioacuten axial Sobre el cuerpo se marca el caacutetodo mediante un anillo serigrafiado
Diodo de punta de germanio Diodo Schottky
DIODOS RECTIFICADORES- Su construccioacuten estaacute basada en la
unioacuten PN siendo su principal aplicacioacuten como rectificadores Este tipo de diodos (normalmente de silicio) soportan elevadas temperaturas (hasta 200ordmC en la unioacuten) siendo su resistencia muy baja y
la corriente en tensioacuten inversa muy pequentildea Gracias a esto se pueden construir diodos de pequentildeas dimensiones para potencias relativamente grandes desbancando asiacute a los diodos termoi
oacutenicos desde hace tiempo Sus aplicaciones van desde elemento indispensable en fuentes de alimentacioacuten como en televisioacuten aparatos de rayos X y microscopios electroacutenicos donde deben rect
ificar tensiones altiacutesimas En fuentes de alimentacioacuten se utilizan los diodos formando configuracioacuten en puente (con cuatro diodos en sistemas monofaacutesicos) o utilizando los puentes integrados que
a tal efecto se fabrican y que simplifican en gran medida el proceso de disentildeo de una placa de circuito impreso Los distintos encapsulados de estos diodos dependen del nivel de potencia que tengan
que disipar Hasta 1w se emplean encapsulados de plaacutestico Por encima de este valor el encapsulado es metaacutelico y en potencias maacutes elevadas es necesario que el encapsulado tenga previsto una
rosca para fijar este a un radiador y asiacute ayudar al diodo a disipar el calor producido por esas altas corrientes Igual le pasa a los puentes de diodos integrados
DIODO RECTIFICADOR COMO
ELEMENTO DE PROTECCION- La desactivacioacuten de un releacute provoca una corriente de descarga de la bobina en sentido inverso que pone en peligro el elemento electroacutenico utilizado para su acti
vacioacuten Un diodo polarizado inversamente cortocircuita dicha corriente y elimina el problema El inconveniente que presenta es que la descarga de la bobina es maacutes lenta asiacute que la frecuencia a la
que puede ser activado el releacute es maacutes baja Se le llama comuacutenmente diodo volante
DIODO RECTIFICADOR COMO ELEMENTO DE PROTECCION DE UN DIODO LED EN ALTERNA- El dio
do LED cuando se polariza en ca directamente conduce y la tensioacuten cae sobre la resistencia limitadora sin embargo cuando se polariza inversamente toda la tensioacuten se encuentra en los extr
emos del diodo lo que puede destruirlo
DIODOS ZENER- Se emplean para producir entre sus extremos una tensioacuten constante e independiente de la corriente que las atraviesa seguacuten sus
especificaciones Para conseguir esto se aprovecha la propiedad que tiene la unioacuten PN cuando se polariza inversamente al llegar a la tensioacuten de ruptura (tensioacuten de zener) pues la intensidad invers
a del diodo sufre un aumento brusco Para evitar la destruccioacuten del diodo por la avalancha producida por el aumento de la intensidad se le pone en serie una resistencia que limita dicha
corriente Se producen desde 33v y con una potencia miacutenima de 250mW Los encapsulados pueden ser de plaacutestico o metaacutelico seguacuten la potencia que tenga que disipar Si quieres ver la curva caract
eriacutestica de un diodo zener pulsa aquiacute
DIODOS LED ( Light Emitting Diode)-Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodo rectificador sin embargo su tensioacuten de umbral se encuentra entre 13 y 4v dependiendo del color del diodo
Color Tensioacuten en directo
Infrarrojo 13v
Rojo
17v
Naranja
20v
Amarillo
25v
Verde
25v
Azul
40v
El conocimiento de esta tensioacuten es fundamental para el disentildeo del circuito en el que sea necesaria su presencia pues normalmente se le coloca en serie una resistencia que limita la intensidad que circularaacute por el Cuando se polariza directamente se comporta como una lamparita que emite una luz cuyo color depende de los materiales con los que se fabrica Cuando se polariza inversamente no se enciende y ademaacutes no deja circular la corriente La intensidad miacutenima para que un diodo LED emita luz visible es de 4mA y por precaucioacuten como maacuteximo debe aplicarse 50mA Para identificar los terminales del diodo LED observaremos como el caacutetodo seraacute el terminal maacutes corto siendo el maacutes largo el aacutenodo Ademaacutes en el encapsulado normalmente de plaacutestico se observa un chaflaacuten en el lado en el que se encuentra el caacutetodo Se utilizan como sentildeal visual y en el caso de los infrarrojos en los mandos a distancia Se fabrican algunos LEDs especiales LED bicolor- Estaacuten formados por dos diodos conectados en paralelo e inverso Se suele utilizar en la deteccioacuten de polaridad LED tricolor- Formado por dos diodos LED (verde y rojo) montado con el caacutetodo comuacuten El terminal maacutes corto es el aacutenodo rojo el del centro es el caacutetodo comuacuten y el tercero es el aacutenodo verde Display- Es una combinacioacuten de diodos LED que permiten visualizar letras y nuacutemeros Se
denominan comuacutenmente displays de 7 segmentos Se fabrican en dos configuraciones aacutenodo comuacuten y caacutetodo comuacuten
Estructura de un LED
bicolor
Estructura de un LED
tricolor
Display
Display
de caacutetodo comuacuten
Display
de aacutenodo comuacuten
Disposicioacuten de los pines en un display
FOTODIODO- Son dispositivos semiconductores construidos con una unioacuten PN sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja Para que su funcionamiento sea correcto se polarizaraacuten inversamente con lo que produciraacuten una cierta circulacioacuten de corriente cuando sean excitados por la luz Debido a su construccioacuten se comportan como ceacutelulas fotovoltaicas es decir en ausencia de tensioacuten exterior generan una tensioacuten muy pequentildea con el positivo en el aacutenodo y el negativo en el caacutetodo Tienen una velocidad de respuesta a los cambios bruscos de luminosidad mayores a las ceacutelulas fotoeleacutectricas Actualmente y en muchos circuitos estaacutes uacuteltimas se estaacuten sustituyendo por ellos debido a la ventaja anteriormente citada
DIODO DE CAPACIDAD VARIABLE (VARICAP)- Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unioacuten PN varia en funcioacuten de la tensioacuten inversa aplicada entre sus extremos Al aumentar dicha tensioacuten aumenta la anchura de esa barrera disminuyendo asiacute la capacidad del diodo De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensioacuten Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500pF La tensioacuten inversa miacutenima tiene que ser de 1v La aplicacioacuten de estos diodos se encuentra en la sintoniacutea de TV modulacioacuten de frecuencia en transmisiones de FM y radio sobre todo
En esta tabla no estaacuten todos los encapsulados en los que se fabrican los diodos pero si estaacuten los maacutes importantes
DO-5
DO-35
DO-41
TO-220AC
TO-3
PWRTAB PWRTABS SOT-223
SMA
SMB
SMC
D618s
l
D2pak
Dpak
TO-200AB
TO-200AC
Puentes rectificadores
B380C1000G(GS)
KBPC(D46)
KBB(D37)
GBL
GBU (IR) IN LINE
5S2(FAGOR)
GBPC(D34) (IR)
POWER-L(FAGOR)
MB(D34) POWER (FAGOR)
MT(D63)
DF8(D71) DF(D70)
Todos los semiconductores tienen serigrafiados nuacutemeros y letras que especifican y describen de que tipo de dispositivo se trata Existen varias nomenclaturas o coacutedigos que pretenden
darnos esta preciada informacioacuten De todas destacan tres PROELECTRON (Europea) que consta de dos letras y tres cifras para los componentes utilizados en radio televisioacuten y audio o de tres letras y dos nuacutemeros para dispositivos industriales La primera letra precisa el material del que estaacute hecho el dispositivo y la segunda letra el tipo de componente El resto del coacutedigo nuacutemeros generalmente indica la aplicacioacuten general a la que se aplica Para la identificacioacuten de
estos dispositivos se utiliza la tabla que sigue a continuacioacuten
La primera
letra
indi
ca el
materia
l se
miconductor utilizado en la
construccioacuten del dispositivo
A Germanio
B Silicio
C Arseniuro de
Galio
D
Antimoniur
o de Indio
R Material de otro tipo
La segunda letra
indica la
constr
uccioacuten y
utilizacioacuten principal del dispositivo
A Diodo de sentildeal (diodo detector de conmutacioacuten a alta velocidad mezclador)
B Diodo de capacidad variable
(varicap)
C Transistor para
aplicacioacuten en baja
frecuencia
D Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
baja
frec
uen
cia
E Dio
do
tuacutene
l
F
Tra
nsis
tor
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
L Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
P Dis
posi
tivo
sens
ible
a
las
radi
acio
nes
R Dis
posi
tivo
de
con
mut
acioacute
n o
de
cont
rol
gob
ern
ado
eleacutec
tric
ame
nte
y
teni
end
o un
efec
to
de
rupt
ura
(tiri
stor
)
S Tra
nsis
tor
de
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
T Dispositivo de potencia
para
conmutacioacuten o
control gobernado eleacutectricamente y
teniend
o un efecto de
rupt
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
plaacutestico o de vidrio De configuracioacuten axial Sobre el cuerpo se marca el caacutetodo mediante un anillo serigrafiado
Diodo de punta de germanio Diodo Schottky
DIODOS RECTIFICADORES- Su construccioacuten estaacute basada en la
unioacuten PN siendo su principal aplicacioacuten como rectificadores Este tipo de diodos (normalmente de silicio) soportan elevadas temperaturas (hasta 200ordmC en la unioacuten) siendo su resistencia muy baja y
la corriente en tensioacuten inversa muy pequentildea Gracias a esto se pueden construir diodos de pequentildeas dimensiones para potencias relativamente grandes desbancando asiacute a los diodos termoi
oacutenicos desde hace tiempo Sus aplicaciones van desde elemento indispensable en fuentes de alimentacioacuten como en televisioacuten aparatos de rayos X y microscopios electroacutenicos donde deben rect
ificar tensiones altiacutesimas En fuentes de alimentacioacuten se utilizan los diodos formando configuracioacuten en puente (con cuatro diodos en sistemas monofaacutesicos) o utilizando los puentes integrados que
a tal efecto se fabrican y que simplifican en gran medida el proceso de disentildeo de una placa de circuito impreso Los distintos encapsulados de estos diodos dependen del nivel de potencia que tengan
que disipar Hasta 1w se emplean encapsulados de plaacutestico Por encima de este valor el encapsulado es metaacutelico y en potencias maacutes elevadas es necesario que el encapsulado tenga previsto una
rosca para fijar este a un radiador y asiacute ayudar al diodo a disipar el calor producido por esas altas corrientes Igual le pasa a los puentes de diodos integrados
DIODO RECTIFICADOR COMO
ELEMENTO DE PROTECCION- La desactivacioacuten de un releacute provoca una corriente de descarga de la bobina en sentido inverso que pone en peligro el elemento electroacutenico utilizado para su acti
vacioacuten Un diodo polarizado inversamente cortocircuita dicha corriente y elimina el problema El inconveniente que presenta es que la descarga de la bobina es maacutes lenta asiacute que la frecuencia a la
que puede ser activado el releacute es maacutes baja Se le llama comuacutenmente diodo volante
DIODO RECTIFICADOR COMO ELEMENTO DE PROTECCION DE UN DIODO LED EN ALTERNA- El dio
do LED cuando se polariza en ca directamente conduce y la tensioacuten cae sobre la resistencia limitadora sin embargo cuando se polariza inversamente toda la tensioacuten se encuentra en los extr
emos del diodo lo que puede destruirlo
DIODOS ZENER- Se emplean para producir entre sus extremos una tensioacuten constante e independiente de la corriente que las atraviesa seguacuten sus
especificaciones Para conseguir esto se aprovecha la propiedad que tiene la unioacuten PN cuando se polariza inversamente al llegar a la tensioacuten de ruptura (tensioacuten de zener) pues la intensidad invers
a del diodo sufre un aumento brusco Para evitar la destruccioacuten del diodo por la avalancha producida por el aumento de la intensidad se le pone en serie una resistencia que limita dicha
corriente Se producen desde 33v y con una potencia miacutenima de 250mW Los encapsulados pueden ser de plaacutestico o metaacutelico seguacuten la potencia que tenga que disipar Si quieres ver la curva caract
eriacutestica de un diodo zener pulsa aquiacute
DIODOS LED ( Light Emitting Diode)-Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodo rectificador sin embargo su tensioacuten de umbral se encuentra entre 13 y 4v dependiendo del color del diodo
Color Tensioacuten en directo
Infrarrojo 13v
Rojo
17v
Naranja
20v
Amarillo
25v
Verde
25v
Azul
40v
El conocimiento de esta tensioacuten es fundamental para el disentildeo del circuito en el que sea necesaria su presencia pues normalmente se le coloca en serie una resistencia que limita la intensidad que circularaacute por el Cuando se polariza directamente se comporta como una lamparita que emite una luz cuyo color depende de los materiales con los que se fabrica Cuando se polariza inversamente no se enciende y ademaacutes no deja circular la corriente La intensidad miacutenima para que un diodo LED emita luz visible es de 4mA y por precaucioacuten como maacuteximo debe aplicarse 50mA Para identificar los terminales del diodo LED observaremos como el caacutetodo seraacute el terminal maacutes corto siendo el maacutes largo el aacutenodo Ademaacutes en el encapsulado normalmente de plaacutestico se observa un chaflaacuten en el lado en el que se encuentra el caacutetodo Se utilizan como sentildeal visual y en el caso de los infrarrojos en los mandos a distancia Se fabrican algunos LEDs especiales LED bicolor- Estaacuten formados por dos diodos conectados en paralelo e inverso Se suele utilizar en la deteccioacuten de polaridad LED tricolor- Formado por dos diodos LED (verde y rojo) montado con el caacutetodo comuacuten El terminal maacutes corto es el aacutenodo rojo el del centro es el caacutetodo comuacuten y el tercero es el aacutenodo verde Display- Es una combinacioacuten de diodos LED que permiten visualizar letras y nuacutemeros Se
denominan comuacutenmente displays de 7 segmentos Se fabrican en dos configuraciones aacutenodo comuacuten y caacutetodo comuacuten
Estructura de un LED
bicolor
Estructura de un LED
tricolor
Display
Display
de caacutetodo comuacuten
Display
de aacutenodo comuacuten
Disposicioacuten de los pines en un display
FOTODIODO- Son dispositivos semiconductores construidos con una unioacuten PN sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja Para que su funcionamiento sea correcto se polarizaraacuten inversamente con lo que produciraacuten una cierta circulacioacuten de corriente cuando sean excitados por la luz Debido a su construccioacuten se comportan como ceacutelulas fotovoltaicas es decir en ausencia de tensioacuten exterior generan una tensioacuten muy pequentildea con el positivo en el aacutenodo y el negativo en el caacutetodo Tienen una velocidad de respuesta a los cambios bruscos de luminosidad mayores a las ceacutelulas fotoeleacutectricas Actualmente y en muchos circuitos estaacutes uacuteltimas se estaacuten sustituyendo por ellos debido a la ventaja anteriormente citada
DIODO DE CAPACIDAD VARIABLE (VARICAP)- Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unioacuten PN varia en funcioacuten de la tensioacuten inversa aplicada entre sus extremos Al aumentar dicha tensioacuten aumenta la anchura de esa barrera disminuyendo asiacute la capacidad del diodo De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensioacuten Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500pF La tensioacuten inversa miacutenima tiene que ser de 1v La aplicacioacuten de estos diodos se encuentra en la sintoniacutea de TV modulacioacuten de frecuencia en transmisiones de FM y radio sobre todo
En esta tabla no estaacuten todos los encapsulados en los que se fabrican los diodos pero si estaacuten los maacutes importantes
DO-5
DO-35
DO-41
TO-220AC
TO-3
PWRTAB PWRTABS SOT-223
SMA
SMB
SMC
D618s
l
D2pak
Dpak
TO-200AB
TO-200AC
Puentes rectificadores
B380C1000G(GS)
KBPC(D46)
KBB(D37)
GBL
GBU (IR) IN LINE
5S2(FAGOR)
GBPC(D34) (IR)
POWER-L(FAGOR)
MB(D34) POWER (FAGOR)
MT(D63)
DF8(D71) DF(D70)
Todos los semiconductores tienen serigrafiados nuacutemeros y letras que especifican y describen de que tipo de dispositivo se trata Existen varias nomenclaturas o coacutedigos que pretenden
darnos esta preciada informacioacuten De todas destacan tres PROELECTRON (Europea) que consta de dos letras y tres cifras para los componentes utilizados en radio televisioacuten y audio o de tres letras y dos nuacutemeros para dispositivos industriales La primera letra precisa el material del que estaacute hecho el dispositivo y la segunda letra el tipo de componente El resto del coacutedigo nuacutemeros generalmente indica la aplicacioacuten general a la que se aplica Para la identificacioacuten de
estos dispositivos se utiliza la tabla que sigue a continuacioacuten
La primera
letra
indi
ca el
materia
l se
miconductor utilizado en la
construccioacuten del dispositivo
A Germanio
B Silicio
C Arseniuro de
Galio
D
Antimoniur
o de Indio
R Material de otro tipo
La segunda letra
indica la
constr
uccioacuten y
utilizacioacuten principal del dispositivo
A Diodo de sentildeal (diodo detector de conmutacioacuten a alta velocidad mezclador)
B Diodo de capacidad variable
(varicap)
C Transistor para
aplicacioacuten en baja
frecuencia
D Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
baja
frec
uen
cia
E Dio
do
tuacutene
l
F
Tra
nsis
tor
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
L Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
P Dis
posi
tivo
sens
ible
a
las
radi
acio
nes
R Dis
posi
tivo
de
con
mut
acioacute
n o
de
cont
rol
gob
ern
ado
eleacutec
tric
ame
nte
y
teni
end
o un
efec
to
de
rupt
ura
(tiri
stor
)
S Tra
nsis
tor
de
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
T Dispositivo de potencia
para
conmutacioacuten o
control gobernado eleacutectricamente y
teniend
o un efecto de
rupt
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
unioacuten PN siendo su principal aplicacioacuten como rectificadores Este tipo de diodos (normalmente de silicio) soportan elevadas temperaturas (hasta 200ordmC en la unioacuten) siendo su resistencia muy baja y
la corriente en tensioacuten inversa muy pequentildea Gracias a esto se pueden construir diodos de pequentildeas dimensiones para potencias relativamente grandes desbancando asiacute a los diodos termoi
oacutenicos desde hace tiempo Sus aplicaciones van desde elemento indispensable en fuentes de alimentacioacuten como en televisioacuten aparatos de rayos X y microscopios electroacutenicos donde deben rect
ificar tensiones altiacutesimas En fuentes de alimentacioacuten se utilizan los diodos formando configuracioacuten en puente (con cuatro diodos en sistemas monofaacutesicos) o utilizando los puentes integrados que
a tal efecto se fabrican y que simplifican en gran medida el proceso de disentildeo de una placa de circuito impreso Los distintos encapsulados de estos diodos dependen del nivel de potencia que tengan
que disipar Hasta 1w se emplean encapsulados de plaacutestico Por encima de este valor el encapsulado es metaacutelico y en potencias maacutes elevadas es necesario que el encapsulado tenga previsto una
rosca para fijar este a un radiador y asiacute ayudar al diodo a disipar el calor producido por esas altas corrientes Igual le pasa a los puentes de diodos integrados
DIODO RECTIFICADOR COMO
ELEMENTO DE PROTECCION- La desactivacioacuten de un releacute provoca una corriente de descarga de la bobina en sentido inverso que pone en peligro el elemento electroacutenico utilizado para su acti
vacioacuten Un diodo polarizado inversamente cortocircuita dicha corriente y elimina el problema El inconveniente que presenta es que la descarga de la bobina es maacutes lenta asiacute que la frecuencia a la
que puede ser activado el releacute es maacutes baja Se le llama comuacutenmente diodo volante
DIODO RECTIFICADOR COMO ELEMENTO DE PROTECCION DE UN DIODO LED EN ALTERNA- El dio
do LED cuando se polariza en ca directamente conduce y la tensioacuten cae sobre la resistencia limitadora sin embargo cuando se polariza inversamente toda la tensioacuten se encuentra en los extr
emos del diodo lo que puede destruirlo
DIODOS ZENER- Se emplean para producir entre sus extremos una tensioacuten constante e independiente de la corriente que las atraviesa seguacuten sus
especificaciones Para conseguir esto se aprovecha la propiedad que tiene la unioacuten PN cuando se polariza inversamente al llegar a la tensioacuten de ruptura (tensioacuten de zener) pues la intensidad invers
a del diodo sufre un aumento brusco Para evitar la destruccioacuten del diodo por la avalancha producida por el aumento de la intensidad se le pone en serie una resistencia que limita dicha
corriente Se producen desde 33v y con una potencia miacutenima de 250mW Los encapsulados pueden ser de plaacutestico o metaacutelico seguacuten la potencia que tenga que disipar Si quieres ver la curva caract
eriacutestica de un diodo zener pulsa aquiacute
DIODOS LED ( Light Emitting Diode)-Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodo rectificador sin embargo su tensioacuten de umbral se encuentra entre 13 y 4v dependiendo del color del diodo
Color Tensioacuten en directo
Infrarrojo 13v
Rojo
17v
Naranja
20v
Amarillo
25v
Verde
25v
Azul
40v
El conocimiento de esta tensioacuten es fundamental para el disentildeo del circuito en el que sea necesaria su presencia pues normalmente se le coloca en serie una resistencia que limita la intensidad que circularaacute por el Cuando se polariza directamente se comporta como una lamparita que emite una luz cuyo color depende de los materiales con los que se fabrica Cuando se polariza inversamente no se enciende y ademaacutes no deja circular la corriente La intensidad miacutenima para que un diodo LED emita luz visible es de 4mA y por precaucioacuten como maacuteximo debe aplicarse 50mA Para identificar los terminales del diodo LED observaremos como el caacutetodo seraacute el terminal maacutes corto siendo el maacutes largo el aacutenodo Ademaacutes en el encapsulado normalmente de plaacutestico se observa un chaflaacuten en el lado en el que se encuentra el caacutetodo Se utilizan como sentildeal visual y en el caso de los infrarrojos en los mandos a distancia Se fabrican algunos LEDs especiales LED bicolor- Estaacuten formados por dos diodos conectados en paralelo e inverso Se suele utilizar en la deteccioacuten de polaridad LED tricolor- Formado por dos diodos LED (verde y rojo) montado con el caacutetodo comuacuten El terminal maacutes corto es el aacutenodo rojo el del centro es el caacutetodo comuacuten y el tercero es el aacutenodo verde Display- Es una combinacioacuten de diodos LED que permiten visualizar letras y nuacutemeros Se
denominan comuacutenmente displays de 7 segmentos Se fabrican en dos configuraciones aacutenodo comuacuten y caacutetodo comuacuten
Estructura de un LED
bicolor
Estructura de un LED
tricolor
Display
Display
de caacutetodo comuacuten
Display
de aacutenodo comuacuten
Disposicioacuten de los pines en un display
FOTODIODO- Son dispositivos semiconductores construidos con una unioacuten PN sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja Para que su funcionamiento sea correcto se polarizaraacuten inversamente con lo que produciraacuten una cierta circulacioacuten de corriente cuando sean excitados por la luz Debido a su construccioacuten se comportan como ceacutelulas fotovoltaicas es decir en ausencia de tensioacuten exterior generan una tensioacuten muy pequentildea con el positivo en el aacutenodo y el negativo en el caacutetodo Tienen una velocidad de respuesta a los cambios bruscos de luminosidad mayores a las ceacutelulas fotoeleacutectricas Actualmente y en muchos circuitos estaacutes uacuteltimas se estaacuten sustituyendo por ellos debido a la ventaja anteriormente citada
DIODO DE CAPACIDAD VARIABLE (VARICAP)- Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unioacuten PN varia en funcioacuten de la tensioacuten inversa aplicada entre sus extremos Al aumentar dicha tensioacuten aumenta la anchura de esa barrera disminuyendo asiacute la capacidad del diodo De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensioacuten Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500pF La tensioacuten inversa miacutenima tiene que ser de 1v La aplicacioacuten de estos diodos se encuentra en la sintoniacutea de TV modulacioacuten de frecuencia en transmisiones de FM y radio sobre todo
En esta tabla no estaacuten todos los encapsulados en los que se fabrican los diodos pero si estaacuten los maacutes importantes
DO-5
DO-35
DO-41
TO-220AC
TO-3
PWRTAB PWRTABS SOT-223
SMA
SMB
SMC
D618s
l
D2pak
Dpak
TO-200AB
TO-200AC
Puentes rectificadores
B380C1000G(GS)
KBPC(D46)
KBB(D37)
GBL
GBU (IR) IN LINE
5S2(FAGOR)
GBPC(D34) (IR)
POWER-L(FAGOR)
MB(D34) POWER (FAGOR)
MT(D63)
DF8(D71) DF(D70)
Todos los semiconductores tienen serigrafiados nuacutemeros y letras que especifican y describen de que tipo de dispositivo se trata Existen varias nomenclaturas o coacutedigos que pretenden
darnos esta preciada informacioacuten De todas destacan tres PROELECTRON (Europea) que consta de dos letras y tres cifras para los componentes utilizados en radio televisioacuten y audio o de tres letras y dos nuacutemeros para dispositivos industriales La primera letra precisa el material del que estaacute hecho el dispositivo y la segunda letra el tipo de componente El resto del coacutedigo nuacutemeros generalmente indica la aplicacioacuten general a la que se aplica Para la identificacioacuten de
estos dispositivos se utiliza la tabla que sigue a continuacioacuten
La primera
letra
indi
ca el
materia
l se
miconductor utilizado en la
construccioacuten del dispositivo
A Germanio
B Silicio
C Arseniuro de
Galio
D
Antimoniur
o de Indio
R Material de otro tipo
La segunda letra
indica la
constr
uccioacuten y
utilizacioacuten principal del dispositivo
A Diodo de sentildeal (diodo detector de conmutacioacuten a alta velocidad mezclador)
B Diodo de capacidad variable
(varicap)
C Transistor para
aplicacioacuten en baja
frecuencia
D Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
baja
frec
uen
cia
E Dio
do
tuacutene
l
F
Tra
nsis
tor
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
L Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
P Dis
posi
tivo
sens
ible
a
las
radi
acio
nes
R Dis
posi
tivo
de
con
mut
acioacute
n o
de
cont
rol
gob
ern
ado
eleacutec
tric
ame
nte
y
teni
end
o un
efec
to
de
rupt
ura
(tiri
stor
)
S Tra
nsis
tor
de
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
T Dispositivo de potencia
para
conmutacioacuten o
control gobernado eleacutectricamente y
teniend
o un efecto de
rupt
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
la corriente en tensioacuten inversa muy pequentildea Gracias a esto se pueden construir diodos de pequentildeas dimensiones para potencias relativamente grandes desbancando asiacute a los diodos termoi
oacutenicos desde hace tiempo Sus aplicaciones van desde elemento indispensable en fuentes de alimentacioacuten como en televisioacuten aparatos de rayos X y microscopios electroacutenicos donde deben rect
ificar tensiones altiacutesimas En fuentes de alimentacioacuten se utilizan los diodos formando configuracioacuten en puente (con cuatro diodos en sistemas monofaacutesicos) o utilizando los puentes integrados que
a tal efecto se fabrican y que simplifican en gran medida el proceso de disentildeo de una placa de circuito impreso Los distintos encapsulados de estos diodos dependen del nivel de potencia que tengan
que disipar Hasta 1w se emplean encapsulados de plaacutestico Por encima de este valor el encapsulado es metaacutelico y en potencias maacutes elevadas es necesario que el encapsulado tenga previsto una
rosca para fijar este a un radiador y asiacute ayudar al diodo a disipar el calor producido por esas altas corrientes Igual le pasa a los puentes de diodos integrados
DIODO RECTIFICADOR COMO
ELEMENTO DE PROTECCION- La desactivacioacuten de un releacute provoca una corriente de descarga de la bobina en sentido inverso que pone en peligro el elemento electroacutenico utilizado para su acti
vacioacuten Un diodo polarizado inversamente cortocircuita dicha corriente y elimina el problema El inconveniente que presenta es que la descarga de la bobina es maacutes lenta asiacute que la frecuencia a la
que puede ser activado el releacute es maacutes baja Se le llama comuacutenmente diodo volante
DIODO RECTIFICADOR COMO ELEMENTO DE PROTECCION DE UN DIODO LED EN ALTERNA- El dio
do LED cuando se polariza en ca directamente conduce y la tensioacuten cae sobre la resistencia limitadora sin embargo cuando se polariza inversamente toda la tensioacuten se encuentra en los extr
emos del diodo lo que puede destruirlo
DIODOS ZENER- Se emplean para producir entre sus extremos una tensioacuten constante e independiente de la corriente que las atraviesa seguacuten sus
especificaciones Para conseguir esto se aprovecha la propiedad que tiene la unioacuten PN cuando se polariza inversamente al llegar a la tensioacuten de ruptura (tensioacuten de zener) pues la intensidad invers
a del diodo sufre un aumento brusco Para evitar la destruccioacuten del diodo por la avalancha producida por el aumento de la intensidad se le pone en serie una resistencia que limita dicha
corriente Se producen desde 33v y con una potencia miacutenima de 250mW Los encapsulados pueden ser de plaacutestico o metaacutelico seguacuten la potencia que tenga que disipar Si quieres ver la curva caract
eriacutestica de un diodo zener pulsa aquiacute
DIODOS LED ( Light Emitting Diode)-Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodo rectificador sin embargo su tensioacuten de umbral se encuentra entre 13 y 4v dependiendo del color del diodo
Color Tensioacuten en directo
Infrarrojo 13v
Rojo
17v
Naranja
20v
Amarillo
25v
Verde
25v
Azul
40v
El conocimiento de esta tensioacuten es fundamental para el disentildeo del circuito en el que sea necesaria su presencia pues normalmente se le coloca en serie una resistencia que limita la intensidad que circularaacute por el Cuando se polariza directamente se comporta como una lamparita que emite una luz cuyo color depende de los materiales con los que se fabrica Cuando se polariza inversamente no se enciende y ademaacutes no deja circular la corriente La intensidad miacutenima para que un diodo LED emita luz visible es de 4mA y por precaucioacuten como maacuteximo debe aplicarse 50mA Para identificar los terminales del diodo LED observaremos como el caacutetodo seraacute el terminal maacutes corto siendo el maacutes largo el aacutenodo Ademaacutes en el encapsulado normalmente de plaacutestico se observa un chaflaacuten en el lado en el que se encuentra el caacutetodo Se utilizan como sentildeal visual y en el caso de los infrarrojos en los mandos a distancia Se fabrican algunos LEDs especiales LED bicolor- Estaacuten formados por dos diodos conectados en paralelo e inverso Se suele utilizar en la deteccioacuten de polaridad LED tricolor- Formado por dos diodos LED (verde y rojo) montado con el caacutetodo comuacuten El terminal maacutes corto es el aacutenodo rojo el del centro es el caacutetodo comuacuten y el tercero es el aacutenodo verde Display- Es una combinacioacuten de diodos LED que permiten visualizar letras y nuacutemeros Se
denominan comuacutenmente displays de 7 segmentos Se fabrican en dos configuraciones aacutenodo comuacuten y caacutetodo comuacuten
Estructura de un LED
bicolor
Estructura de un LED
tricolor
Display
Display
de caacutetodo comuacuten
Display
de aacutenodo comuacuten
Disposicioacuten de los pines en un display
FOTODIODO- Son dispositivos semiconductores construidos con una unioacuten PN sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja Para que su funcionamiento sea correcto se polarizaraacuten inversamente con lo que produciraacuten una cierta circulacioacuten de corriente cuando sean excitados por la luz Debido a su construccioacuten se comportan como ceacutelulas fotovoltaicas es decir en ausencia de tensioacuten exterior generan una tensioacuten muy pequentildea con el positivo en el aacutenodo y el negativo en el caacutetodo Tienen una velocidad de respuesta a los cambios bruscos de luminosidad mayores a las ceacutelulas fotoeleacutectricas Actualmente y en muchos circuitos estaacutes uacuteltimas se estaacuten sustituyendo por ellos debido a la ventaja anteriormente citada
DIODO DE CAPACIDAD VARIABLE (VARICAP)- Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unioacuten PN varia en funcioacuten de la tensioacuten inversa aplicada entre sus extremos Al aumentar dicha tensioacuten aumenta la anchura de esa barrera disminuyendo asiacute la capacidad del diodo De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensioacuten Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500pF La tensioacuten inversa miacutenima tiene que ser de 1v La aplicacioacuten de estos diodos se encuentra en la sintoniacutea de TV modulacioacuten de frecuencia en transmisiones de FM y radio sobre todo
En esta tabla no estaacuten todos los encapsulados en los que se fabrican los diodos pero si estaacuten los maacutes importantes
DO-5
DO-35
DO-41
TO-220AC
TO-3
PWRTAB PWRTABS SOT-223
SMA
SMB
SMC
D618s
l
D2pak
Dpak
TO-200AB
TO-200AC
Puentes rectificadores
B380C1000G(GS)
KBPC(D46)
KBB(D37)
GBL
GBU (IR) IN LINE
5S2(FAGOR)
GBPC(D34) (IR)
POWER-L(FAGOR)
MB(D34) POWER (FAGOR)
MT(D63)
DF8(D71) DF(D70)
Todos los semiconductores tienen serigrafiados nuacutemeros y letras que especifican y describen de que tipo de dispositivo se trata Existen varias nomenclaturas o coacutedigos que pretenden
darnos esta preciada informacioacuten De todas destacan tres PROELECTRON (Europea) que consta de dos letras y tres cifras para los componentes utilizados en radio televisioacuten y audio o de tres letras y dos nuacutemeros para dispositivos industriales La primera letra precisa el material del que estaacute hecho el dispositivo y la segunda letra el tipo de componente El resto del coacutedigo nuacutemeros generalmente indica la aplicacioacuten general a la que se aplica Para la identificacioacuten de
estos dispositivos se utiliza la tabla que sigue a continuacioacuten
La primera
letra
indi
ca el
materia
l se
miconductor utilizado en la
construccioacuten del dispositivo
A Germanio
B Silicio
C Arseniuro de
Galio
D
Antimoniur
o de Indio
R Material de otro tipo
La segunda letra
indica la
constr
uccioacuten y
utilizacioacuten principal del dispositivo
A Diodo de sentildeal (diodo detector de conmutacioacuten a alta velocidad mezclador)
B Diodo de capacidad variable
(varicap)
C Transistor para
aplicacioacuten en baja
frecuencia
D Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
baja
frec
uen
cia
E Dio
do
tuacutene
l
F
Tra
nsis
tor
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
L Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
P Dis
posi
tivo
sens
ible
a
las
radi
acio
nes
R Dis
posi
tivo
de
con
mut
acioacute
n o
de
cont
rol
gob
ern
ado
eleacutec
tric
ame
nte
y
teni
end
o un
efec
to
de
rupt
ura
(tiri
stor
)
S Tra
nsis
tor
de
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
T Dispositivo de potencia
para
conmutacioacuten o
control gobernado eleacutectricamente y
teniend
o un efecto de
rupt
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
oacutenicos desde hace tiempo Sus aplicaciones van desde elemento indispensable en fuentes de alimentacioacuten como en televisioacuten aparatos de rayos X y microscopios electroacutenicos donde deben rect
ificar tensiones altiacutesimas En fuentes de alimentacioacuten se utilizan los diodos formando configuracioacuten en puente (con cuatro diodos en sistemas monofaacutesicos) o utilizando los puentes integrados que
a tal efecto se fabrican y que simplifican en gran medida el proceso de disentildeo de una placa de circuito impreso Los distintos encapsulados de estos diodos dependen del nivel de potencia que tengan
que disipar Hasta 1w se emplean encapsulados de plaacutestico Por encima de este valor el encapsulado es metaacutelico y en potencias maacutes elevadas es necesario que el encapsulado tenga previsto una
rosca para fijar este a un radiador y asiacute ayudar al diodo a disipar el calor producido por esas altas corrientes Igual le pasa a los puentes de diodos integrados
DIODO RECTIFICADOR COMO
ELEMENTO DE PROTECCION- La desactivacioacuten de un releacute provoca una corriente de descarga de la bobina en sentido inverso que pone en peligro el elemento electroacutenico utilizado para su acti
vacioacuten Un diodo polarizado inversamente cortocircuita dicha corriente y elimina el problema El inconveniente que presenta es que la descarga de la bobina es maacutes lenta asiacute que la frecuencia a la
que puede ser activado el releacute es maacutes baja Se le llama comuacutenmente diodo volante
DIODO RECTIFICADOR COMO ELEMENTO DE PROTECCION DE UN DIODO LED EN ALTERNA- El dio
do LED cuando se polariza en ca directamente conduce y la tensioacuten cae sobre la resistencia limitadora sin embargo cuando se polariza inversamente toda la tensioacuten se encuentra en los extr
emos del diodo lo que puede destruirlo
DIODOS ZENER- Se emplean para producir entre sus extremos una tensioacuten constante e independiente de la corriente que las atraviesa seguacuten sus
especificaciones Para conseguir esto se aprovecha la propiedad que tiene la unioacuten PN cuando se polariza inversamente al llegar a la tensioacuten de ruptura (tensioacuten de zener) pues la intensidad invers
a del diodo sufre un aumento brusco Para evitar la destruccioacuten del diodo por la avalancha producida por el aumento de la intensidad se le pone en serie una resistencia que limita dicha
corriente Se producen desde 33v y con una potencia miacutenima de 250mW Los encapsulados pueden ser de plaacutestico o metaacutelico seguacuten la potencia que tenga que disipar Si quieres ver la curva caract
eriacutestica de un diodo zener pulsa aquiacute
DIODOS LED ( Light Emitting Diode)-Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodo rectificador sin embargo su tensioacuten de umbral se encuentra entre 13 y 4v dependiendo del color del diodo
Color Tensioacuten en directo
Infrarrojo 13v
Rojo
17v
Naranja
20v
Amarillo
25v
Verde
25v
Azul
40v
El conocimiento de esta tensioacuten es fundamental para el disentildeo del circuito en el que sea necesaria su presencia pues normalmente se le coloca en serie una resistencia que limita la intensidad que circularaacute por el Cuando se polariza directamente se comporta como una lamparita que emite una luz cuyo color depende de los materiales con los que se fabrica Cuando se polariza inversamente no se enciende y ademaacutes no deja circular la corriente La intensidad miacutenima para que un diodo LED emita luz visible es de 4mA y por precaucioacuten como maacuteximo debe aplicarse 50mA Para identificar los terminales del diodo LED observaremos como el caacutetodo seraacute el terminal maacutes corto siendo el maacutes largo el aacutenodo Ademaacutes en el encapsulado normalmente de plaacutestico se observa un chaflaacuten en el lado en el que se encuentra el caacutetodo Se utilizan como sentildeal visual y en el caso de los infrarrojos en los mandos a distancia Se fabrican algunos LEDs especiales LED bicolor- Estaacuten formados por dos diodos conectados en paralelo e inverso Se suele utilizar en la deteccioacuten de polaridad LED tricolor- Formado por dos diodos LED (verde y rojo) montado con el caacutetodo comuacuten El terminal maacutes corto es el aacutenodo rojo el del centro es el caacutetodo comuacuten y el tercero es el aacutenodo verde Display- Es una combinacioacuten de diodos LED que permiten visualizar letras y nuacutemeros Se
denominan comuacutenmente displays de 7 segmentos Se fabrican en dos configuraciones aacutenodo comuacuten y caacutetodo comuacuten
Estructura de un LED
bicolor
Estructura de un LED
tricolor
Display
Display
de caacutetodo comuacuten
Display
de aacutenodo comuacuten
Disposicioacuten de los pines en un display
FOTODIODO- Son dispositivos semiconductores construidos con una unioacuten PN sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja Para que su funcionamiento sea correcto se polarizaraacuten inversamente con lo que produciraacuten una cierta circulacioacuten de corriente cuando sean excitados por la luz Debido a su construccioacuten se comportan como ceacutelulas fotovoltaicas es decir en ausencia de tensioacuten exterior generan una tensioacuten muy pequentildea con el positivo en el aacutenodo y el negativo en el caacutetodo Tienen una velocidad de respuesta a los cambios bruscos de luminosidad mayores a las ceacutelulas fotoeleacutectricas Actualmente y en muchos circuitos estaacutes uacuteltimas se estaacuten sustituyendo por ellos debido a la ventaja anteriormente citada
DIODO DE CAPACIDAD VARIABLE (VARICAP)- Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unioacuten PN varia en funcioacuten de la tensioacuten inversa aplicada entre sus extremos Al aumentar dicha tensioacuten aumenta la anchura de esa barrera disminuyendo asiacute la capacidad del diodo De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensioacuten Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500pF La tensioacuten inversa miacutenima tiene que ser de 1v La aplicacioacuten de estos diodos se encuentra en la sintoniacutea de TV modulacioacuten de frecuencia en transmisiones de FM y radio sobre todo
En esta tabla no estaacuten todos los encapsulados en los que se fabrican los diodos pero si estaacuten los maacutes importantes
DO-5
DO-35
DO-41
TO-220AC
TO-3
PWRTAB PWRTABS SOT-223
SMA
SMB
SMC
D618s
l
D2pak
Dpak
TO-200AB
TO-200AC
Puentes rectificadores
B380C1000G(GS)
KBPC(D46)
KBB(D37)
GBL
GBU (IR) IN LINE
5S2(FAGOR)
GBPC(D34) (IR)
POWER-L(FAGOR)
MB(D34) POWER (FAGOR)
MT(D63)
DF8(D71) DF(D70)
Todos los semiconductores tienen serigrafiados nuacutemeros y letras que especifican y describen de que tipo de dispositivo se trata Existen varias nomenclaturas o coacutedigos que pretenden
darnos esta preciada informacioacuten De todas destacan tres PROELECTRON (Europea) que consta de dos letras y tres cifras para los componentes utilizados en radio televisioacuten y audio o de tres letras y dos nuacutemeros para dispositivos industriales La primera letra precisa el material del que estaacute hecho el dispositivo y la segunda letra el tipo de componente El resto del coacutedigo nuacutemeros generalmente indica la aplicacioacuten general a la que se aplica Para la identificacioacuten de
estos dispositivos se utiliza la tabla que sigue a continuacioacuten
La primera
letra
indi
ca el
materia
l se
miconductor utilizado en la
construccioacuten del dispositivo
A Germanio
B Silicio
C Arseniuro de
Galio
D
Antimoniur
o de Indio
R Material de otro tipo
La segunda letra
indica la
constr
uccioacuten y
utilizacioacuten principal del dispositivo
A Diodo de sentildeal (diodo detector de conmutacioacuten a alta velocidad mezclador)
B Diodo de capacidad variable
(varicap)
C Transistor para
aplicacioacuten en baja
frecuencia
D Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
baja
frec
uen
cia
E Dio
do
tuacutene
l
F
Tra
nsis
tor
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
L Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
P Dis
posi
tivo
sens
ible
a
las
radi
acio
nes
R Dis
posi
tivo
de
con
mut
acioacute
n o
de
cont
rol
gob
ern
ado
eleacutec
tric
ame
nte
y
teni
end
o un
efec
to
de
rupt
ura
(tiri
stor
)
S Tra
nsis
tor
de
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
T Dispositivo de potencia
para
conmutacioacuten o
control gobernado eleacutectricamente y
teniend
o un efecto de
rupt
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
ificar tensiones altiacutesimas En fuentes de alimentacioacuten se utilizan los diodos formando configuracioacuten en puente (con cuatro diodos en sistemas monofaacutesicos) o utilizando los puentes integrados que
a tal efecto se fabrican y que simplifican en gran medida el proceso de disentildeo de una placa de circuito impreso Los distintos encapsulados de estos diodos dependen del nivel de potencia que tengan
que disipar Hasta 1w se emplean encapsulados de plaacutestico Por encima de este valor el encapsulado es metaacutelico y en potencias maacutes elevadas es necesario que el encapsulado tenga previsto una
rosca para fijar este a un radiador y asiacute ayudar al diodo a disipar el calor producido por esas altas corrientes Igual le pasa a los puentes de diodos integrados
DIODO RECTIFICADOR COMO
ELEMENTO DE PROTECCION- La desactivacioacuten de un releacute provoca una corriente de descarga de la bobina en sentido inverso que pone en peligro el elemento electroacutenico utilizado para su acti
vacioacuten Un diodo polarizado inversamente cortocircuita dicha corriente y elimina el problema El inconveniente que presenta es que la descarga de la bobina es maacutes lenta asiacute que la frecuencia a la
que puede ser activado el releacute es maacutes baja Se le llama comuacutenmente diodo volante
DIODO RECTIFICADOR COMO ELEMENTO DE PROTECCION DE UN DIODO LED EN ALTERNA- El dio
do LED cuando se polariza en ca directamente conduce y la tensioacuten cae sobre la resistencia limitadora sin embargo cuando se polariza inversamente toda la tensioacuten se encuentra en los extr
emos del diodo lo que puede destruirlo
DIODOS ZENER- Se emplean para producir entre sus extremos una tensioacuten constante e independiente de la corriente que las atraviesa seguacuten sus
especificaciones Para conseguir esto se aprovecha la propiedad que tiene la unioacuten PN cuando se polariza inversamente al llegar a la tensioacuten de ruptura (tensioacuten de zener) pues la intensidad invers
a del diodo sufre un aumento brusco Para evitar la destruccioacuten del diodo por la avalancha producida por el aumento de la intensidad se le pone en serie una resistencia que limita dicha
corriente Se producen desde 33v y con una potencia miacutenima de 250mW Los encapsulados pueden ser de plaacutestico o metaacutelico seguacuten la potencia que tenga que disipar Si quieres ver la curva caract
eriacutestica de un diodo zener pulsa aquiacute
DIODOS LED ( Light Emitting Diode)-Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodo rectificador sin embargo su tensioacuten de umbral se encuentra entre 13 y 4v dependiendo del color del diodo
Color Tensioacuten en directo
Infrarrojo 13v
Rojo
17v
Naranja
20v
Amarillo
25v
Verde
25v
Azul
40v
El conocimiento de esta tensioacuten es fundamental para el disentildeo del circuito en el que sea necesaria su presencia pues normalmente se le coloca en serie una resistencia que limita la intensidad que circularaacute por el Cuando se polariza directamente se comporta como una lamparita que emite una luz cuyo color depende de los materiales con los que se fabrica Cuando se polariza inversamente no se enciende y ademaacutes no deja circular la corriente La intensidad miacutenima para que un diodo LED emita luz visible es de 4mA y por precaucioacuten como maacuteximo debe aplicarse 50mA Para identificar los terminales del diodo LED observaremos como el caacutetodo seraacute el terminal maacutes corto siendo el maacutes largo el aacutenodo Ademaacutes en el encapsulado normalmente de plaacutestico se observa un chaflaacuten en el lado en el que se encuentra el caacutetodo Se utilizan como sentildeal visual y en el caso de los infrarrojos en los mandos a distancia Se fabrican algunos LEDs especiales LED bicolor- Estaacuten formados por dos diodos conectados en paralelo e inverso Se suele utilizar en la deteccioacuten de polaridad LED tricolor- Formado por dos diodos LED (verde y rojo) montado con el caacutetodo comuacuten El terminal maacutes corto es el aacutenodo rojo el del centro es el caacutetodo comuacuten y el tercero es el aacutenodo verde Display- Es una combinacioacuten de diodos LED que permiten visualizar letras y nuacutemeros Se
denominan comuacutenmente displays de 7 segmentos Se fabrican en dos configuraciones aacutenodo comuacuten y caacutetodo comuacuten
Estructura de un LED
bicolor
Estructura de un LED
tricolor
Display
Display
de caacutetodo comuacuten
Display
de aacutenodo comuacuten
Disposicioacuten de los pines en un display
FOTODIODO- Son dispositivos semiconductores construidos con una unioacuten PN sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja Para que su funcionamiento sea correcto se polarizaraacuten inversamente con lo que produciraacuten una cierta circulacioacuten de corriente cuando sean excitados por la luz Debido a su construccioacuten se comportan como ceacutelulas fotovoltaicas es decir en ausencia de tensioacuten exterior generan una tensioacuten muy pequentildea con el positivo en el aacutenodo y el negativo en el caacutetodo Tienen una velocidad de respuesta a los cambios bruscos de luminosidad mayores a las ceacutelulas fotoeleacutectricas Actualmente y en muchos circuitos estaacutes uacuteltimas se estaacuten sustituyendo por ellos debido a la ventaja anteriormente citada
DIODO DE CAPACIDAD VARIABLE (VARICAP)- Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unioacuten PN varia en funcioacuten de la tensioacuten inversa aplicada entre sus extremos Al aumentar dicha tensioacuten aumenta la anchura de esa barrera disminuyendo asiacute la capacidad del diodo De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensioacuten Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500pF La tensioacuten inversa miacutenima tiene que ser de 1v La aplicacioacuten de estos diodos se encuentra en la sintoniacutea de TV modulacioacuten de frecuencia en transmisiones de FM y radio sobre todo
En esta tabla no estaacuten todos los encapsulados en los que se fabrican los diodos pero si estaacuten los maacutes importantes
DO-5
DO-35
DO-41
TO-220AC
TO-3
PWRTAB PWRTABS SOT-223
SMA
SMB
SMC
D618s
l
D2pak
Dpak
TO-200AB
TO-200AC
Puentes rectificadores
B380C1000G(GS)
KBPC(D46)
KBB(D37)
GBL
GBU (IR) IN LINE
5S2(FAGOR)
GBPC(D34) (IR)
POWER-L(FAGOR)
MB(D34) POWER (FAGOR)
MT(D63)
DF8(D71) DF(D70)
Todos los semiconductores tienen serigrafiados nuacutemeros y letras que especifican y describen de que tipo de dispositivo se trata Existen varias nomenclaturas o coacutedigos que pretenden
darnos esta preciada informacioacuten De todas destacan tres PROELECTRON (Europea) que consta de dos letras y tres cifras para los componentes utilizados en radio televisioacuten y audio o de tres letras y dos nuacutemeros para dispositivos industriales La primera letra precisa el material del que estaacute hecho el dispositivo y la segunda letra el tipo de componente El resto del coacutedigo nuacutemeros generalmente indica la aplicacioacuten general a la que se aplica Para la identificacioacuten de
estos dispositivos se utiliza la tabla que sigue a continuacioacuten
La primera
letra
indi
ca el
materia
l se
miconductor utilizado en la
construccioacuten del dispositivo
A Germanio
B Silicio
C Arseniuro de
Galio
D
Antimoniur
o de Indio
R Material de otro tipo
La segunda letra
indica la
constr
uccioacuten y
utilizacioacuten principal del dispositivo
A Diodo de sentildeal (diodo detector de conmutacioacuten a alta velocidad mezclador)
B Diodo de capacidad variable
(varicap)
C Transistor para
aplicacioacuten en baja
frecuencia
D Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
baja
frec
uen
cia
E Dio
do
tuacutene
l
F
Tra
nsis
tor
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
L Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
P Dis
posi
tivo
sens
ible
a
las
radi
acio
nes
R Dis
posi
tivo
de
con
mut
acioacute
n o
de
cont
rol
gob
ern
ado
eleacutec
tric
ame
nte
y
teni
end
o un
efec
to
de
rupt
ura
(tiri
stor
)
S Tra
nsis
tor
de
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
T Dispositivo de potencia
para
conmutacioacuten o
control gobernado eleacutectricamente y
teniend
o un efecto de
rupt
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
a tal efecto se fabrican y que simplifican en gran medida el proceso de disentildeo de una placa de circuito impreso Los distintos encapsulados de estos diodos dependen del nivel de potencia que tengan
que disipar Hasta 1w se emplean encapsulados de plaacutestico Por encima de este valor el encapsulado es metaacutelico y en potencias maacutes elevadas es necesario que el encapsulado tenga previsto una
rosca para fijar este a un radiador y asiacute ayudar al diodo a disipar el calor producido por esas altas corrientes Igual le pasa a los puentes de diodos integrados
DIODO RECTIFICADOR COMO
ELEMENTO DE PROTECCION- La desactivacioacuten de un releacute provoca una corriente de descarga de la bobina en sentido inverso que pone en peligro el elemento electroacutenico utilizado para su acti
vacioacuten Un diodo polarizado inversamente cortocircuita dicha corriente y elimina el problema El inconveniente que presenta es que la descarga de la bobina es maacutes lenta asiacute que la frecuencia a la
que puede ser activado el releacute es maacutes baja Se le llama comuacutenmente diodo volante
DIODO RECTIFICADOR COMO ELEMENTO DE PROTECCION DE UN DIODO LED EN ALTERNA- El dio
do LED cuando se polariza en ca directamente conduce y la tensioacuten cae sobre la resistencia limitadora sin embargo cuando se polariza inversamente toda la tensioacuten se encuentra en los extr
emos del diodo lo que puede destruirlo
DIODOS ZENER- Se emplean para producir entre sus extremos una tensioacuten constante e independiente de la corriente que las atraviesa seguacuten sus
especificaciones Para conseguir esto se aprovecha la propiedad que tiene la unioacuten PN cuando se polariza inversamente al llegar a la tensioacuten de ruptura (tensioacuten de zener) pues la intensidad invers
a del diodo sufre un aumento brusco Para evitar la destruccioacuten del diodo por la avalancha producida por el aumento de la intensidad se le pone en serie una resistencia que limita dicha
corriente Se producen desde 33v y con una potencia miacutenima de 250mW Los encapsulados pueden ser de plaacutestico o metaacutelico seguacuten la potencia que tenga que disipar Si quieres ver la curva caract
eriacutestica de un diodo zener pulsa aquiacute
DIODOS LED ( Light Emitting Diode)-Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodo rectificador sin embargo su tensioacuten de umbral se encuentra entre 13 y 4v dependiendo del color del diodo
Color Tensioacuten en directo
Infrarrojo 13v
Rojo
17v
Naranja
20v
Amarillo
25v
Verde
25v
Azul
40v
El conocimiento de esta tensioacuten es fundamental para el disentildeo del circuito en el que sea necesaria su presencia pues normalmente se le coloca en serie una resistencia que limita la intensidad que circularaacute por el Cuando se polariza directamente se comporta como una lamparita que emite una luz cuyo color depende de los materiales con los que se fabrica Cuando se polariza inversamente no se enciende y ademaacutes no deja circular la corriente La intensidad miacutenima para que un diodo LED emita luz visible es de 4mA y por precaucioacuten como maacuteximo debe aplicarse 50mA Para identificar los terminales del diodo LED observaremos como el caacutetodo seraacute el terminal maacutes corto siendo el maacutes largo el aacutenodo Ademaacutes en el encapsulado normalmente de plaacutestico se observa un chaflaacuten en el lado en el que se encuentra el caacutetodo Se utilizan como sentildeal visual y en el caso de los infrarrojos en los mandos a distancia Se fabrican algunos LEDs especiales LED bicolor- Estaacuten formados por dos diodos conectados en paralelo e inverso Se suele utilizar en la deteccioacuten de polaridad LED tricolor- Formado por dos diodos LED (verde y rojo) montado con el caacutetodo comuacuten El terminal maacutes corto es el aacutenodo rojo el del centro es el caacutetodo comuacuten y el tercero es el aacutenodo verde Display- Es una combinacioacuten de diodos LED que permiten visualizar letras y nuacutemeros Se
denominan comuacutenmente displays de 7 segmentos Se fabrican en dos configuraciones aacutenodo comuacuten y caacutetodo comuacuten
Estructura de un LED
bicolor
Estructura de un LED
tricolor
Display
Display
de caacutetodo comuacuten
Display
de aacutenodo comuacuten
Disposicioacuten de los pines en un display
FOTODIODO- Son dispositivos semiconductores construidos con una unioacuten PN sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja Para que su funcionamiento sea correcto se polarizaraacuten inversamente con lo que produciraacuten una cierta circulacioacuten de corriente cuando sean excitados por la luz Debido a su construccioacuten se comportan como ceacutelulas fotovoltaicas es decir en ausencia de tensioacuten exterior generan una tensioacuten muy pequentildea con el positivo en el aacutenodo y el negativo en el caacutetodo Tienen una velocidad de respuesta a los cambios bruscos de luminosidad mayores a las ceacutelulas fotoeleacutectricas Actualmente y en muchos circuitos estaacutes uacuteltimas se estaacuten sustituyendo por ellos debido a la ventaja anteriormente citada
DIODO DE CAPACIDAD VARIABLE (VARICAP)- Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unioacuten PN varia en funcioacuten de la tensioacuten inversa aplicada entre sus extremos Al aumentar dicha tensioacuten aumenta la anchura de esa barrera disminuyendo asiacute la capacidad del diodo De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensioacuten Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500pF La tensioacuten inversa miacutenima tiene que ser de 1v La aplicacioacuten de estos diodos se encuentra en la sintoniacutea de TV modulacioacuten de frecuencia en transmisiones de FM y radio sobre todo
En esta tabla no estaacuten todos los encapsulados en los que se fabrican los diodos pero si estaacuten los maacutes importantes
DO-5
DO-35
DO-41
TO-220AC
TO-3
PWRTAB PWRTABS SOT-223
SMA
SMB
SMC
D618s
l
D2pak
Dpak
TO-200AB
TO-200AC
Puentes rectificadores
B380C1000G(GS)
KBPC(D46)
KBB(D37)
GBL
GBU (IR) IN LINE
5S2(FAGOR)
GBPC(D34) (IR)
POWER-L(FAGOR)
MB(D34) POWER (FAGOR)
MT(D63)
DF8(D71) DF(D70)
Todos los semiconductores tienen serigrafiados nuacutemeros y letras que especifican y describen de que tipo de dispositivo se trata Existen varias nomenclaturas o coacutedigos que pretenden
darnos esta preciada informacioacuten De todas destacan tres PROELECTRON (Europea) que consta de dos letras y tres cifras para los componentes utilizados en radio televisioacuten y audio o de tres letras y dos nuacutemeros para dispositivos industriales La primera letra precisa el material del que estaacute hecho el dispositivo y la segunda letra el tipo de componente El resto del coacutedigo nuacutemeros generalmente indica la aplicacioacuten general a la que se aplica Para la identificacioacuten de
estos dispositivos se utiliza la tabla que sigue a continuacioacuten
La primera
letra
indi
ca el
materia
l se
miconductor utilizado en la
construccioacuten del dispositivo
A Germanio
B Silicio
C Arseniuro de
Galio
D
Antimoniur
o de Indio
R Material de otro tipo
La segunda letra
indica la
constr
uccioacuten y
utilizacioacuten principal del dispositivo
A Diodo de sentildeal (diodo detector de conmutacioacuten a alta velocidad mezclador)
B Diodo de capacidad variable
(varicap)
C Transistor para
aplicacioacuten en baja
frecuencia
D Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
baja
frec
uen
cia
E Dio
do
tuacutene
l
F
Tra
nsis
tor
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
L Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
P Dis
posi
tivo
sens
ible
a
las
radi
acio
nes
R Dis
posi
tivo
de
con
mut
acioacute
n o
de
cont
rol
gob
ern
ado
eleacutec
tric
ame
nte
y
teni
end
o un
efec
to
de
rupt
ura
(tiri
stor
)
S Tra
nsis
tor
de
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
T Dispositivo de potencia
para
conmutacioacuten o
control gobernado eleacutectricamente y
teniend
o un efecto de
rupt
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
que disipar Hasta 1w se emplean encapsulados de plaacutestico Por encima de este valor el encapsulado es metaacutelico y en potencias maacutes elevadas es necesario que el encapsulado tenga previsto una
rosca para fijar este a un radiador y asiacute ayudar al diodo a disipar el calor producido por esas altas corrientes Igual le pasa a los puentes de diodos integrados
DIODO RECTIFICADOR COMO
ELEMENTO DE PROTECCION- La desactivacioacuten de un releacute provoca una corriente de descarga de la bobina en sentido inverso que pone en peligro el elemento electroacutenico utilizado para su acti
vacioacuten Un diodo polarizado inversamente cortocircuita dicha corriente y elimina el problema El inconveniente que presenta es que la descarga de la bobina es maacutes lenta asiacute que la frecuencia a la
que puede ser activado el releacute es maacutes baja Se le llama comuacutenmente diodo volante
DIODO RECTIFICADOR COMO ELEMENTO DE PROTECCION DE UN DIODO LED EN ALTERNA- El dio
do LED cuando se polariza en ca directamente conduce y la tensioacuten cae sobre la resistencia limitadora sin embargo cuando se polariza inversamente toda la tensioacuten se encuentra en los extr
emos del diodo lo que puede destruirlo
DIODOS ZENER- Se emplean para producir entre sus extremos una tensioacuten constante e independiente de la corriente que las atraviesa seguacuten sus
especificaciones Para conseguir esto se aprovecha la propiedad que tiene la unioacuten PN cuando se polariza inversamente al llegar a la tensioacuten de ruptura (tensioacuten de zener) pues la intensidad invers
a del diodo sufre un aumento brusco Para evitar la destruccioacuten del diodo por la avalancha producida por el aumento de la intensidad se le pone en serie una resistencia que limita dicha
corriente Se producen desde 33v y con una potencia miacutenima de 250mW Los encapsulados pueden ser de plaacutestico o metaacutelico seguacuten la potencia que tenga que disipar Si quieres ver la curva caract
eriacutestica de un diodo zener pulsa aquiacute
DIODOS LED ( Light Emitting Diode)-Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodo rectificador sin embargo su tensioacuten de umbral se encuentra entre 13 y 4v dependiendo del color del diodo
Color Tensioacuten en directo
Infrarrojo 13v
Rojo
17v
Naranja
20v
Amarillo
25v
Verde
25v
Azul
40v
El conocimiento de esta tensioacuten es fundamental para el disentildeo del circuito en el que sea necesaria su presencia pues normalmente se le coloca en serie una resistencia que limita la intensidad que circularaacute por el Cuando se polariza directamente se comporta como una lamparita que emite una luz cuyo color depende de los materiales con los que se fabrica Cuando se polariza inversamente no se enciende y ademaacutes no deja circular la corriente La intensidad miacutenima para que un diodo LED emita luz visible es de 4mA y por precaucioacuten como maacuteximo debe aplicarse 50mA Para identificar los terminales del diodo LED observaremos como el caacutetodo seraacute el terminal maacutes corto siendo el maacutes largo el aacutenodo Ademaacutes en el encapsulado normalmente de plaacutestico se observa un chaflaacuten en el lado en el que se encuentra el caacutetodo Se utilizan como sentildeal visual y en el caso de los infrarrojos en los mandos a distancia Se fabrican algunos LEDs especiales LED bicolor- Estaacuten formados por dos diodos conectados en paralelo e inverso Se suele utilizar en la deteccioacuten de polaridad LED tricolor- Formado por dos diodos LED (verde y rojo) montado con el caacutetodo comuacuten El terminal maacutes corto es el aacutenodo rojo el del centro es el caacutetodo comuacuten y el tercero es el aacutenodo verde Display- Es una combinacioacuten de diodos LED que permiten visualizar letras y nuacutemeros Se
denominan comuacutenmente displays de 7 segmentos Se fabrican en dos configuraciones aacutenodo comuacuten y caacutetodo comuacuten
Estructura de un LED
bicolor
Estructura de un LED
tricolor
Display
Display
de caacutetodo comuacuten
Display
de aacutenodo comuacuten
Disposicioacuten de los pines en un display
FOTODIODO- Son dispositivos semiconductores construidos con una unioacuten PN sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja Para que su funcionamiento sea correcto se polarizaraacuten inversamente con lo que produciraacuten una cierta circulacioacuten de corriente cuando sean excitados por la luz Debido a su construccioacuten se comportan como ceacutelulas fotovoltaicas es decir en ausencia de tensioacuten exterior generan una tensioacuten muy pequentildea con el positivo en el aacutenodo y el negativo en el caacutetodo Tienen una velocidad de respuesta a los cambios bruscos de luminosidad mayores a las ceacutelulas fotoeleacutectricas Actualmente y en muchos circuitos estaacutes uacuteltimas se estaacuten sustituyendo por ellos debido a la ventaja anteriormente citada
DIODO DE CAPACIDAD VARIABLE (VARICAP)- Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unioacuten PN varia en funcioacuten de la tensioacuten inversa aplicada entre sus extremos Al aumentar dicha tensioacuten aumenta la anchura de esa barrera disminuyendo asiacute la capacidad del diodo De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensioacuten Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500pF La tensioacuten inversa miacutenima tiene que ser de 1v La aplicacioacuten de estos diodos se encuentra en la sintoniacutea de TV modulacioacuten de frecuencia en transmisiones de FM y radio sobre todo
En esta tabla no estaacuten todos los encapsulados en los que se fabrican los diodos pero si estaacuten los maacutes importantes
DO-5
DO-35
DO-41
TO-220AC
TO-3
PWRTAB PWRTABS SOT-223
SMA
SMB
SMC
D618s
l
D2pak
Dpak
TO-200AB
TO-200AC
Puentes rectificadores
B380C1000G(GS)
KBPC(D46)
KBB(D37)
GBL
GBU (IR) IN LINE
5S2(FAGOR)
GBPC(D34) (IR)
POWER-L(FAGOR)
MB(D34) POWER (FAGOR)
MT(D63)
DF8(D71) DF(D70)
Todos los semiconductores tienen serigrafiados nuacutemeros y letras que especifican y describen de que tipo de dispositivo se trata Existen varias nomenclaturas o coacutedigos que pretenden
darnos esta preciada informacioacuten De todas destacan tres PROELECTRON (Europea) que consta de dos letras y tres cifras para los componentes utilizados en radio televisioacuten y audio o de tres letras y dos nuacutemeros para dispositivos industriales La primera letra precisa el material del que estaacute hecho el dispositivo y la segunda letra el tipo de componente El resto del coacutedigo nuacutemeros generalmente indica la aplicacioacuten general a la que se aplica Para la identificacioacuten de
estos dispositivos se utiliza la tabla que sigue a continuacioacuten
La primera
letra
indi
ca el
materia
l se
miconductor utilizado en la
construccioacuten del dispositivo
A Germanio
B Silicio
C Arseniuro de
Galio
D
Antimoniur
o de Indio
R Material de otro tipo
La segunda letra
indica la
constr
uccioacuten y
utilizacioacuten principal del dispositivo
A Diodo de sentildeal (diodo detector de conmutacioacuten a alta velocidad mezclador)
B Diodo de capacidad variable
(varicap)
C Transistor para
aplicacioacuten en baja
frecuencia
D Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
baja
frec
uen
cia
E Dio
do
tuacutene
l
F
Tra
nsis
tor
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
L Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
P Dis
posi
tivo
sens
ible
a
las
radi
acio
nes
R Dis
posi
tivo
de
con
mut
acioacute
n o
de
cont
rol
gob
ern
ado
eleacutec
tric
ame
nte
y
teni
end
o un
efec
to
de
rupt
ura
(tiri
stor
)
S Tra
nsis
tor
de
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
T Dispositivo de potencia
para
conmutacioacuten o
control gobernado eleacutectricamente y
teniend
o un efecto de
rupt
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
rosca para fijar este a un radiador y asiacute ayudar al diodo a disipar el calor producido por esas altas corrientes Igual le pasa a los puentes de diodos integrados
DIODO RECTIFICADOR COMO
ELEMENTO DE PROTECCION- La desactivacioacuten de un releacute provoca una corriente de descarga de la bobina en sentido inverso que pone en peligro el elemento electroacutenico utilizado para su acti
vacioacuten Un diodo polarizado inversamente cortocircuita dicha corriente y elimina el problema El inconveniente que presenta es que la descarga de la bobina es maacutes lenta asiacute que la frecuencia a la
que puede ser activado el releacute es maacutes baja Se le llama comuacutenmente diodo volante
DIODO RECTIFICADOR COMO ELEMENTO DE PROTECCION DE UN DIODO LED EN ALTERNA- El dio
do LED cuando se polariza en ca directamente conduce y la tensioacuten cae sobre la resistencia limitadora sin embargo cuando se polariza inversamente toda la tensioacuten se encuentra en los extr
emos del diodo lo que puede destruirlo
DIODOS ZENER- Se emplean para producir entre sus extremos una tensioacuten constante e independiente de la corriente que las atraviesa seguacuten sus
especificaciones Para conseguir esto se aprovecha la propiedad que tiene la unioacuten PN cuando se polariza inversamente al llegar a la tensioacuten de ruptura (tensioacuten de zener) pues la intensidad invers
a del diodo sufre un aumento brusco Para evitar la destruccioacuten del diodo por la avalancha producida por el aumento de la intensidad se le pone en serie una resistencia que limita dicha
corriente Se producen desde 33v y con una potencia miacutenima de 250mW Los encapsulados pueden ser de plaacutestico o metaacutelico seguacuten la potencia que tenga que disipar Si quieres ver la curva caract
eriacutestica de un diodo zener pulsa aquiacute
DIODOS LED ( Light Emitting Diode)-Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodo rectificador sin embargo su tensioacuten de umbral se encuentra entre 13 y 4v dependiendo del color del diodo
Color Tensioacuten en directo
Infrarrojo 13v
Rojo
17v
Naranja
20v
Amarillo
25v
Verde
25v
Azul
40v
El conocimiento de esta tensioacuten es fundamental para el disentildeo del circuito en el que sea necesaria su presencia pues normalmente se le coloca en serie una resistencia que limita la intensidad que circularaacute por el Cuando se polariza directamente se comporta como una lamparita que emite una luz cuyo color depende de los materiales con los que se fabrica Cuando se polariza inversamente no se enciende y ademaacutes no deja circular la corriente La intensidad miacutenima para que un diodo LED emita luz visible es de 4mA y por precaucioacuten como maacuteximo debe aplicarse 50mA Para identificar los terminales del diodo LED observaremos como el caacutetodo seraacute el terminal maacutes corto siendo el maacutes largo el aacutenodo Ademaacutes en el encapsulado normalmente de plaacutestico se observa un chaflaacuten en el lado en el que se encuentra el caacutetodo Se utilizan como sentildeal visual y en el caso de los infrarrojos en los mandos a distancia Se fabrican algunos LEDs especiales LED bicolor- Estaacuten formados por dos diodos conectados en paralelo e inverso Se suele utilizar en la deteccioacuten de polaridad LED tricolor- Formado por dos diodos LED (verde y rojo) montado con el caacutetodo comuacuten El terminal maacutes corto es el aacutenodo rojo el del centro es el caacutetodo comuacuten y el tercero es el aacutenodo verde Display- Es una combinacioacuten de diodos LED que permiten visualizar letras y nuacutemeros Se
denominan comuacutenmente displays de 7 segmentos Se fabrican en dos configuraciones aacutenodo comuacuten y caacutetodo comuacuten
Estructura de un LED
bicolor
Estructura de un LED
tricolor
Display
Display
de caacutetodo comuacuten
Display
de aacutenodo comuacuten
Disposicioacuten de los pines en un display
FOTODIODO- Son dispositivos semiconductores construidos con una unioacuten PN sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja Para que su funcionamiento sea correcto se polarizaraacuten inversamente con lo que produciraacuten una cierta circulacioacuten de corriente cuando sean excitados por la luz Debido a su construccioacuten se comportan como ceacutelulas fotovoltaicas es decir en ausencia de tensioacuten exterior generan una tensioacuten muy pequentildea con el positivo en el aacutenodo y el negativo en el caacutetodo Tienen una velocidad de respuesta a los cambios bruscos de luminosidad mayores a las ceacutelulas fotoeleacutectricas Actualmente y en muchos circuitos estaacutes uacuteltimas se estaacuten sustituyendo por ellos debido a la ventaja anteriormente citada
DIODO DE CAPACIDAD VARIABLE (VARICAP)- Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unioacuten PN varia en funcioacuten de la tensioacuten inversa aplicada entre sus extremos Al aumentar dicha tensioacuten aumenta la anchura de esa barrera disminuyendo asiacute la capacidad del diodo De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensioacuten Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500pF La tensioacuten inversa miacutenima tiene que ser de 1v La aplicacioacuten de estos diodos se encuentra en la sintoniacutea de TV modulacioacuten de frecuencia en transmisiones de FM y radio sobre todo
En esta tabla no estaacuten todos los encapsulados en los que se fabrican los diodos pero si estaacuten los maacutes importantes
DO-5
DO-35
DO-41
TO-220AC
TO-3
PWRTAB PWRTABS SOT-223
SMA
SMB
SMC
D618s
l
D2pak
Dpak
TO-200AB
TO-200AC
Puentes rectificadores
B380C1000G(GS)
KBPC(D46)
KBB(D37)
GBL
GBU (IR) IN LINE
5S2(FAGOR)
GBPC(D34) (IR)
POWER-L(FAGOR)
MB(D34) POWER (FAGOR)
MT(D63)
DF8(D71) DF(D70)
Todos los semiconductores tienen serigrafiados nuacutemeros y letras que especifican y describen de que tipo de dispositivo se trata Existen varias nomenclaturas o coacutedigos que pretenden
darnos esta preciada informacioacuten De todas destacan tres PROELECTRON (Europea) que consta de dos letras y tres cifras para los componentes utilizados en radio televisioacuten y audio o de tres letras y dos nuacutemeros para dispositivos industriales La primera letra precisa el material del que estaacute hecho el dispositivo y la segunda letra el tipo de componente El resto del coacutedigo nuacutemeros generalmente indica la aplicacioacuten general a la que se aplica Para la identificacioacuten de
estos dispositivos se utiliza la tabla que sigue a continuacioacuten
La primera
letra
indi
ca el
materia
l se
miconductor utilizado en la
construccioacuten del dispositivo
A Germanio
B Silicio
C Arseniuro de
Galio
D
Antimoniur
o de Indio
R Material de otro tipo
La segunda letra
indica la
constr
uccioacuten y
utilizacioacuten principal del dispositivo
A Diodo de sentildeal (diodo detector de conmutacioacuten a alta velocidad mezclador)
B Diodo de capacidad variable
(varicap)
C Transistor para
aplicacioacuten en baja
frecuencia
D Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
baja
frec
uen
cia
E Dio
do
tuacutene
l
F
Tra
nsis
tor
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
L Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
P Dis
posi
tivo
sens
ible
a
las
radi
acio
nes
R Dis
posi
tivo
de
con
mut
acioacute
n o
de
cont
rol
gob
ern
ado
eleacutec
tric
ame
nte
y
teni
end
o un
efec
to
de
rupt
ura
(tiri
stor
)
S Tra
nsis
tor
de
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
T Dispositivo de potencia
para
conmutacioacuten o
control gobernado eleacutectricamente y
teniend
o un efecto de
rupt
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
ELEMENTO DE PROTECCION- La desactivacioacuten de un releacute provoca una corriente de descarga de la bobina en sentido inverso que pone en peligro el elemento electroacutenico utilizado para su acti
vacioacuten Un diodo polarizado inversamente cortocircuita dicha corriente y elimina el problema El inconveniente que presenta es que la descarga de la bobina es maacutes lenta asiacute que la frecuencia a la
que puede ser activado el releacute es maacutes baja Se le llama comuacutenmente diodo volante
DIODO RECTIFICADOR COMO ELEMENTO DE PROTECCION DE UN DIODO LED EN ALTERNA- El dio
do LED cuando se polariza en ca directamente conduce y la tensioacuten cae sobre la resistencia limitadora sin embargo cuando se polariza inversamente toda la tensioacuten se encuentra en los extr
emos del diodo lo que puede destruirlo
DIODOS ZENER- Se emplean para producir entre sus extremos una tensioacuten constante e independiente de la corriente que las atraviesa seguacuten sus
especificaciones Para conseguir esto se aprovecha la propiedad que tiene la unioacuten PN cuando se polariza inversamente al llegar a la tensioacuten de ruptura (tensioacuten de zener) pues la intensidad invers
a del diodo sufre un aumento brusco Para evitar la destruccioacuten del diodo por la avalancha producida por el aumento de la intensidad se le pone en serie una resistencia que limita dicha
corriente Se producen desde 33v y con una potencia miacutenima de 250mW Los encapsulados pueden ser de plaacutestico o metaacutelico seguacuten la potencia que tenga que disipar Si quieres ver la curva caract
eriacutestica de un diodo zener pulsa aquiacute
DIODOS LED ( Light Emitting Diode)-Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodo rectificador sin embargo su tensioacuten de umbral se encuentra entre 13 y 4v dependiendo del color del diodo
Color Tensioacuten en directo
Infrarrojo 13v
Rojo
17v
Naranja
20v
Amarillo
25v
Verde
25v
Azul
40v
El conocimiento de esta tensioacuten es fundamental para el disentildeo del circuito en el que sea necesaria su presencia pues normalmente se le coloca en serie una resistencia que limita la intensidad que circularaacute por el Cuando se polariza directamente se comporta como una lamparita que emite una luz cuyo color depende de los materiales con los que se fabrica Cuando se polariza inversamente no se enciende y ademaacutes no deja circular la corriente La intensidad miacutenima para que un diodo LED emita luz visible es de 4mA y por precaucioacuten como maacuteximo debe aplicarse 50mA Para identificar los terminales del diodo LED observaremos como el caacutetodo seraacute el terminal maacutes corto siendo el maacutes largo el aacutenodo Ademaacutes en el encapsulado normalmente de plaacutestico se observa un chaflaacuten en el lado en el que se encuentra el caacutetodo Se utilizan como sentildeal visual y en el caso de los infrarrojos en los mandos a distancia Se fabrican algunos LEDs especiales LED bicolor- Estaacuten formados por dos diodos conectados en paralelo e inverso Se suele utilizar en la deteccioacuten de polaridad LED tricolor- Formado por dos diodos LED (verde y rojo) montado con el caacutetodo comuacuten El terminal maacutes corto es el aacutenodo rojo el del centro es el caacutetodo comuacuten y el tercero es el aacutenodo verde Display- Es una combinacioacuten de diodos LED que permiten visualizar letras y nuacutemeros Se
denominan comuacutenmente displays de 7 segmentos Se fabrican en dos configuraciones aacutenodo comuacuten y caacutetodo comuacuten
Estructura de un LED
bicolor
Estructura de un LED
tricolor
Display
Display
de caacutetodo comuacuten
Display
de aacutenodo comuacuten
Disposicioacuten de los pines en un display
FOTODIODO- Son dispositivos semiconductores construidos con una unioacuten PN sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja Para que su funcionamiento sea correcto se polarizaraacuten inversamente con lo que produciraacuten una cierta circulacioacuten de corriente cuando sean excitados por la luz Debido a su construccioacuten se comportan como ceacutelulas fotovoltaicas es decir en ausencia de tensioacuten exterior generan una tensioacuten muy pequentildea con el positivo en el aacutenodo y el negativo en el caacutetodo Tienen una velocidad de respuesta a los cambios bruscos de luminosidad mayores a las ceacutelulas fotoeleacutectricas Actualmente y en muchos circuitos estaacutes uacuteltimas se estaacuten sustituyendo por ellos debido a la ventaja anteriormente citada
DIODO DE CAPACIDAD VARIABLE (VARICAP)- Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unioacuten PN varia en funcioacuten de la tensioacuten inversa aplicada entre sus extremos Al aumentar dicha tensioacuten aumenta la anchura de esa barrera disminuyendo asiacute la capacidad del diodo De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensioacuten Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500pF La tensioacuten inversa miacutenima tiene que ser de 1v La aplicacioacuten de estos diodos se encuentra en la sintoniacutea de TV modulacioacuten de frecuencia en transmisiones de FM y radio sobre todo
En esta tabla no estaacuten todos los encapsulados en los que se fabrican los diodos pero si estaacuten los maacutes importantes
DO-5
DO-35
DO-41
TO-220AC
TO-3
PWRTAB PWRTABS SOT-223
SMA
SMB
SMC
D618s
l
D2pak
Dpak
TO-200AB
TO-200AC
Puentes rectificadores
B380C1000G(GS)
KBPC(D46)
KBB(D37)
GBL
GBU (IR) IN LINE
5S2(FAGOR)
GBPC(D34) (IR)
POWER-L(FAGOR)
MB(D34) POWER (FAGOR)
MT(D63)
DF8(D71) DF(D70)
Todos los semiconductores tienen serigrafiados nuacutemeros y letras que especifican y describen de que tipo de dispositivo se trata Existen varias nomenclaturas o coacutedigos que pretenden
darnos esta preciada informacioacuten De todas destacan tres PROELECTRON (Europea) que consta de dos letras y tres cifras para los componentes utilizados en radio televisioacuten y audio o de tres letras y dos nuacutemeros para dispositivos industriales La primera letra precisa el material del que estaacute hecho el dispositivo y la segunda letra el tipo de componente El resto del coacutedigo nuacutemeros generalmente indica la aplicacioacuten general a la que se aplica Para la identificacioacuten de
estos dispositivos se utiliza la tabla que sigue a continuacioacuten
La primera
letra
indi
ca el
materia
l se
miconductor utilizado en la
construccioacuten del dispositivo
A Germanio
B Silicio
C Arseniuro de
Galio
D
Antimoniur
o de Indio
R Material de otro tipo
La segunda letra
indica la
constr
uccioacuten y
utilizacioacuten principal del dispositivo
A Diodo de sentildeal (diodo detector de conmutacioacuten a alta velocidad mezclador)
B Diodo de capacidad variable
(varicap)
C Transistor para
aplicacioacuten en baja
frecuencia
D Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
baja
frec
uen
cia
E Dio
do
tuacutene
l
F
Tra
nsis
tor
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
L Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
P Dis
posi
tivo
sens
ible
a
las
radi
acio
nes
R Dis
posi
tivo
de
con
mut
acioacute
n o
de
cont
rol
gob
ern
ado
eleacutec
tric
ame
nte
y
teni
end
o un
efec
to
de
rupt
ura
(tiri
stor
)
S Tra
nsis
tor
de
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
T Dispositivo de potencia
para
conmutacioacuten o
control gobernado eleacutectricamente y
teniend
o un efecto de
rupt
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
vacioacuten Un diodo polarizado inversamente cortocircuita dicha corriente y elimina el problema El inconveniente que presenta es que la descarga de la bobina es maacutes lenta asiacute que la frecuencia a la
que puede ser activado el releacute es maacutes baja Se le llama comuacutenmente diodo volante
DIODO RECTIFICADOR COMO ELEMENTO DE PROTECCION DE UN DIODO LED EN ALTERNA- El dio
do LED cuando se polariza en ca directamente conduce y la tensioacuten cae sobre la resistencia limitadora sin embargo cuando se polariza inversamente toda la tensioacuten se encuentra en los extr
emos del diodo lo que puede destruirlo
DIODOS ZENER- Se emplean para producir entre sus extremos una tensioacuten constante e independiente de la corriente que las atraviesa seguacuten sus
especificaciones Para conseguir esto se aprovecha la propiedad que tiene la unioacuten PN cuando se polariza inversamente al llegar a la tensioacuten de ruptura (tensioacuten de zener) pues la intensidad invers
a del diodo sufre un aumento brusco Para evitar la destruccioacuten del diodo por la avalancha producida por el aumento de la intensidad se le pone en serie una resistencia que limita dicha
corriente Se producen desde 33v y con una potencia miacutenima de 250mW Los encapsulados pueden ser de plaacutestico o metaacutelico seguacuten la potencia que tenga que disipar Si quieres ver la curva caract
eriacutestica de un diodo zener pulsa aquiacute
DIODOS LED ( Light Emitting Diode)-Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodo rectificador sin embargo su tensioacuten de umbral se encuentra entre 13 y 4v dependiendo del color del diodo
Color Tensioacuten en directo
Infrarrojo 13v
Rojo
17v
Naranja
20v
Amarillo
25v
Verde
25v
Azul
40v
El conocimiento de esta tensioacuten es fundamental para el disentildeo del circuito en el que sea necesaria su presencia pues normalmente se le coloca en serie una resistencia que limita la intensidad que circularaacute por el Cuando se polariza directamente se comporta como una lamparita que emite una luz cuyo color depende de los materiales con los que se fabrica Cuando se polariza inversamente no se enciende y ademaacutes no deja circular la corriente La intensidad miacutenima para que un diodo LED emita luz visible es de 4mA y por precaucioacuten como maacuteximo debe aplicarse 50mA Para identificar los terminales del diodo LED observaremos como el caacutetodo seraacute el terminal maacutes corto siendo el maacutes largo el aacutenodo Ademaacutes en el encapsulado normalmente de plaacutestico se observa un chaflaacuten en el lado en el que se encuentra el caacutetodo Se utilizan como sentildeal visual y en el caso de los infrarrojos en los mandos a distancia Se fabrican algunos LEDs especiales LED bicolor- Estaacuten formados por dos diodos conectados en paralelo e inverso Se suele utilizar en la deteccioacuten de polaridad LED tricolor- Formado por dos diodos LED (verde y rojo) montado con el caacutetodo comuacuten El terminal maacutes corto es el aacutenodo rojo el del centro es el caacutetodo comuacuten y el tercero es el aacutenodo verde Display- Es una combinacioacuten de diodos LED que permiten visualizar letras y nuacutemeros Se
denominan comuacutenmente displays de 7 segmentos Se fabrican en dos configuraciones aacutenodo comuacuten y caacutetodo comuacuten
Estructura de un LED
bicolor
Estructura de un LED
tricolor
Display
Display
de caacutetodo comuacuten
Display
de aacutenodo comuacuten
Disposicioacuten de los pines en un display
FOTODIODO- Son dispositivos semiconductores construidos con una unioacuten PN sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja Para que su funcionamiento sea correcto se polarizaraacuten inversamente con lo que produciraacuten una cierta circulacioacuten de corriente cuando sean excitados por la luz Debido a su construccioacuten se comportan como ceacutelulas fotovoltaicas es decir en ausencia de tensioacuten exterior generan una tensioacuten muy pequentildea con el positivo en el aacutenodo y el negativo en el caacutetodo Tienen una velocidad de respuesta a los cambios bruscos de luminosidad mayores a las ceacutelulas fotoeleacutectricas Actualmente y en muchos circuitos estaacutes uacuteltimas se estaacuten sustituyendo por ellos debido a la ventaja anteriormente citada
DIODO DE CAPACIDAD VARIABLE (VARICAP)- Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unioacuten PN varia en funcioacuten de la tensioacuten inversa aplicada entre sus extremos Al aumentar dicha tensioacuten aumenta la anchura de esa barrera disminuyendo asiacute la capacidad del diodo De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensioacuten Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500pF La tensioacuten inversa miacutenima tiene que ser de 1v La aplicacioacuten de estos diodos se encuentra en la sintoniacutea de TV modulacioacuten de frecuencia en transmisiones de FM y radio sobre todo
En esta tabla no estaacuten todos los encapsulados en los que se fabrican los diodos pero si estaacuten los maacutes importantes
DO-5
DO-35
DO-41
TO-220AC
TO-3
PWRTAB PWRTABS SOT-223
SMA
SMB
SMC
D618s
l
D2pak
Dpak
TO-200AB
TO-200AC
Puentes rectificadores
B380C1000G(GS)
KBPC(D46)
KBB(D37)
GBL
GBU (IR) IN LINE
5S2(FAGOR)
GBPC(D34) (IR)
POWER-L(FAGOR)
MB(D34) POWER (FAGOR)
MT(D63)
DF8(D71) DF(D70)
Todos los semiconductores tienen serigrafiados nuacutemeros y letras que especifican y describen de que tipo de dispositivo se trata Existen varias nomenclaturas o coacutedigos que pretenden
darnos esta preciada informacioacuten De todas destacan tres PROELECTRON (Europea) que consta de dos letras y tres cifras para los componentes utilizados en radio televisioacuten y audio o de tres letras y dos nuacutemeros para dispositivos industriales La primera letra precisa el material del que estaacute hecho el dispositivo y la segunda letra el tipo de componente El resto del coacutedigo nuacutemeros generalmente indica la aplicacioacuten general a la que se aplica Para la identificacioacuten de
estos dispositivos se utiliza la tabla que sigue a continuacioacuten
La primera
letra
indi
ca el
materia
l se
miconductor utilizado en la
construccioacuten del dispositivo
A Germanio
B Silicio
C Arseniuro de
Galio
D
Antimoniur
o de Indio
R Material de otro tipo
La segunda letra
indica la
constr
uccioacuten y
utilizacioacuten principal del dispositivo
A Diodo de sentildeal (diodo detector de conmutacioacuten a alta velocidad mezclador)
B Diodo de capacidad variable
(varicap)
C Transistor para
aplicacioacuten en baja
frecuencia
D Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
baja
frec
uen
cia
E Dio
do
tuacutene
l
F
Tra
nsis
tor
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
L Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
P Dis
posi
tivo
sens
ible
a
las
radi
acio
nes
R Dis
posi
tivo
de
con
mut
acioacute
n o
de
cont
rol
gob
ern
ado
eleacutec
tric
ame
nte
y
teni
end
o un
efec
to
de
rupt
ura
(tiri
stor
)
S Tra
nsis
tor
de
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
T Dispositivo de potencia
para
conmutacioacuten o
control gobernado eleacutectricamente y
teniend
o un efecto de
rupt
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
que puede ser activado el releacute es maacutes baja Se le llama comuacutenmente diodo volante
DIODO RECTIFICADOR COMO ELEMENTO DE PROTECCION DE UN DIODO LED EN ALTERNA- El dio
do LED cuando se polariza en ca directamente conduce y la tensioacuten cae sobre la resistencia limitadora sin embargo cuando se polariza inversamente toda la tensioacuten se encuentra en los extr
emos del diodo lo que puede destruirlo
DIODOS ZENER- Se emplean para producir entre sus extremos una tensioacuten constante e independiente de la corriente que las atraviesa seguacuten sus
especificaciones Para conseguir esto se aprovecha la propiedad que tiene la unioacuten PN cuando se polariza inversamente al llegar a la tensioacuten de ruptura (tensioacuten de zener) pues la intensidad invers
a del diodo sufre un aumento brusco Para evitar la destruccioacuten del diodo por la avalancha producida por el aumento de la intensidad se le pone en serie una resistencia que limita dicha
corriente Se producen desde 33v y con una potencia miacutenima de 250mW Los encapsulados pueden ser de plaacutestico o metaacutelico seguacuten la potencia que tenga que disipar Si quieres ver la curva caract
eriacutestica de un diodo zener pulsa aquiacute
DIODOS LED ( Light Emitting Diode)-Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodo rectificador sin embargo su tensioacuten de umbral se encuentra entre 13 y 4v dependiendo del color del diodo
Color Tensioacuten en directo
Infrarrojo 13v
Rojo
17v
Naranja
20v
Amarillo
25v
Verde
25v
Azul
40v
El conocimiento de esta tensioacuten es fundamental para el disentildeo del circuito en el que sea necesaria su presencia pues normalmente se le coloca en serie una resistencia que limita la intensidad que circularaacute por el Cuando se polariza directamente se comporta como una lamparita que emite una luz cuyo color depende de los materiales con los que se fabrica Cuando se polariza inversamente no se enciende y ademaacutes no deja circular la corriente La intensidad miacutenima para que un diodo LED emita luz visible es de 4mA y por precaucioacuten como maacuteximo debe aplicarse 50mA Para identificar los terminales del diodo LED observaremos como el caacutetodo seraacute el terminal maacutes corto siendo el maacutes largo el aacutenodo Ademaacutes en el encapsulado normalmente de plaacutestico se observa un chaflaacuten en el lado en el que se encuentra el caacutetodo Se utilizan como sentildeal visual y en el caso de los infrarrojos en los mandos a distancia Se fabrican algunos LEDs especiales LED bicolor- Estaacuten formados por dos diodos conectados en paralelo e inverso Se suele utilizar en la deteccioacuten de polaridad LED tricolor- Formado por dos diodos LED (verde y rojo) montado con el caacutetodo comuacuten El terminal maacutes corto es el aacutenodo rojo el del centro es el caacutetodo comuacuten y el tercero es el aacutenodo verde Display- Es una combinacioacuten de diodos LED que permiten visualizar letras y nuacutemeros Se
denominan comuacutenmente displays de 7 segmentos Se fabrican en dos configuraciones aacutenodo comuacuten y caacutetodo comuacuten
Estructura de un LED
bicolor
Estructura de un LED
tricolor
Display
Display
de caacutetodo comuacuten
Display
de aacutenodo comuacuten
Disposicioacuten de los pines en un display
FOTODIODO- Son dispositivos semiconductores construidos con una unioacuten PN sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja Para que su funcionamiento sea correcto se polarizaraacuten inversamente con lo que produciraacuten una cierta circulacioacuten de corriente cuando sean excitados por la luz Debido a su construccioacuten se comportan como ceacutelulas fotovoltaicas es decir en ausencia de tensioacuten exterior generan una tensioacuten muy pequentildea con el positivo en el aacutenodo y el negativo en el caacutetodo Tienen una velocidad de respuesta a los cambios bruscos de luminosidad mayores a las ceacutelulas fotoeleacutectricas Actualmente y en muchos circuitos estaacutes uacuteltimas se estaacuten sustituyendo por ellos debido a la ventaja anteriormente citada
DIODO DE CAPACIDAD VARIABLE (VARICAP)- Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unioacuten PN varia en funcioacuten de la tensioacuten inversa aplicada entre sus extremos Al aumentar dicha tensioacuten aumenta la anchura de esa barrera disminuyendo asiacute la capacidad del diodo De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensioacuten Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500pF La tensioacuten inversa miacutenima tiene que ser de 1v La aplicacioacuten de estos diodos se encuentra en la sintoniacutea de TV modulacioacuten de frecuencia en transmisiones de FM y radio sobre todo
En esta tabla no estaacuten todos los encapsulados en los que se fabrican los diodos pero si estaacuten los maacutes importantes
DO-5
DO-35
DO-41
TO-220AC
TO-3
PWRTAB PWRTABS SOT-223
SMA
SMB
SMC
D618s
l
D2pak
Dpak
TO-200AB
TO-200AC
Puentes rectificadores
B380C1000G(GS)
KBPC(D46)
KBB(D37)
GBL
GBU (IR) IN LINE
5S2(FAGOR)
GBPC(D34) (IR)
POWER-L(FAGOR)
MB(D34) POWER (FAGOR)
MT(D63)
DF8(D71) DF(D70)
Todos los semiconductores tienen serigrafiados nuacutemeros y letras que especifican y describen de que tipo de dispositivo se trata Existen varias nomenclaturas o coacutedigos que pretenden
darnos esta preciada informacioacuten De todas destacan tres PROELECTRON (Europea) que consta de dos letras y tres cifras para los componentes utilizados en radio televisioacuten y audio o de tres letras y dos nuacutemeros para dispositivos industriales La primera letra precisa el material del que estaacute hecho el dispositivo y la segunda letra el tipo de componente El resto del coacutedigo nuacutemeros generalmente indica la aplicacioacuten general a la que se aplica Para la identificacioacuten de
estos dispositivos se utiliza la tabla que sigue a continuacioacuten
La primera
letra
indi
ca el
materia
l se
miconductor utilizado en la
construccioacuten del dispositivo
A Germanio
B Silicio
C Arseniuro de
Galio
D
Antimoniur
o de Indio
R Material de otro tipo
La segunda letra
indica la
constr
uccioacuten y
utilizacioacuten principal del dispositivo
A Diodo de sentildeal (diodo detector de conmutacioacuten a alta velocidad mezclador)
B Diodo de capacidad variable
(varicap)
C Transistor para
aplicacioacuten en baja
frecuencia
D Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
baja
frec
uen
cia
E Dio
do
tuacutene
l
F
Tra
nsis
tor
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
L Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
P Dis
posi
tivo
sens
ible
a
las
radi
acio
nes
R Dis
posi
tivo
de
con
mut
acioacute
n o
de
cont
rol
gob
ern
ado
eleacutec
tric
ame
nte
y
teni
end
o un
efec
to
de
rupt
ura
(tiri
stor
)
S Tra
nsis
tor
de
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
T Dispositivo de potencia
para
conmutacioacuten o
control gobernado eleacutectricamente y
teniend
o un efecto de
rupt
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
do LED cuando se polariza en ca directamente conduce y la tensioacuten cae sobre la resistencia limitadora sin embargo cuando se polariza inversamente toda la tensioacuten se encuentra en los extr
emos del diodo lo que puede destruirlo
DIODOS ZENER- Se emplean para producir entre sus extremos una tensioacuten constante e independiente de la corriente que las atraviesa seguacuten sus
especificaciones Para conseguir esto se aprovecha la propiedad que tiene la unioacuten PN cuando se polariza inversamente al llegar a la tensioacuten de ruptura (tensioacuten de zener) pues la intensidad invers
a del diodo sufre un aumento brusco Para evitar la destruccioacuten del diodo por la avalancha producida por el aumento de la intensidad se le pone en serie una resistencia que limita dicha
corriente Se producen desde 33v y con una potencia miacutenima de 250mW Los encapsulados pueden ser de plaacutestico o metaacutelico seguacuten la potencia que tenga que disipar Si quieres ver la curva caract
eriacutestica de un diodo zener pulsa aquiacute
DIODOS LED ( Light Emitting Diode)-Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodo rectificador sin embargo su tensioacuten de umbral se encuentra entre 13 y 4v dependiendo del color del diodo
Color Tensioacuten en directo
Infrarrojo 13v
Rojo
17v
Naranja
20v
Amarillo
25v
Verde
25v
Azul
40v
El conocimiento de esta tensioacuten es fundamental para el disentildeo del circuito en el que sea necesaria su presencia pues normalmente se le coloca en serie una resistencia que limita la intensidad que circularaacute por el Cuando se polariza directamente se comporta como una lamparita que emite una luz cuyo color depende de los materiales con los que se fabrica Cuando se polariza inversamente no se enciende y ademaacutes no deja circular la corriente La intensidad miacutenima para que un diodo LED emita luz visible es de 4mA y por precaucioacuten como maacuteximo debe aplicarse 50mA Para identificar los terminales del diodo LED observaremos como el caacutetodo seraacute el terminal maacutes corto siendo el maacutes largo el aacutenodo Ademaacutes en el encapsulado normalmente de plaacutestico se observa un chaflaacuten en el lado en el que se encuentra el caacutetodo Se utilizan como sentildeal visual y en el caso de los infrarrojos en los mandos a distancia Se fabrican algunos LEDs especiales LED bicolor- Estaacuten formados por dos diodos conectados en paralelo e inverso Se suele utilizar en la deteccioacuten de polaridad LED tricolor- Formado por dos diodos LED (verde y rojo) montado con el caacutetodo comuacuten El terminal maacutes corto es el aacutenodo rojo el del centro es el caacutetodo comuacuten y el tercero es el aacutenodo verde Display- Es una combinacioacuten de diodos LED que permiten visualizar letras y nuacutemeros Se
denominan comuacutenmente displays de 7 segmentos Se fabrican en dos configuraciones aacutenodo comuacuten y caacutetodo comuacuten
Estructura de un LED
bicolor
Estructura de un LED
tricolor
Display
Display
de caacutetodo comuacuten
Display
de aacutenodo comuacuten
Disposicioacuten de los pines en un display
FOTODIODO- Son dispositivos semiconductores construidos con una unioacuten PN sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja Para que su funcionamiento sea correcto se polarizaraacuten inversamente con lo que produciraacuten una cierta circulacioacuten de corriente cuando sean excitados por la luz Debido a su construccioacuten se comportan como ceacutelulas fotovoltaicas es decir en ausencia de tensioacuten exterior generan una tensioacuten muy pequentildea con el positivo en el aacutenodo y el negativo en el caacutetodo Tienen una velocidad de respuesta a los cambios bruscos de luminosidad mayores a las ceacutelulas fotoeleacutectricas Actualmente y en muchos circuitos estaacutes uacuteltimas se estaacuten sustituyendo por ellos debido a la ventaja anteriormente citada
DIODO DE CAPACIDAD VARIABLE (VARICAP)- Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unioacuten PN varia en funcioacuten de la tensioacuten inversa aplicada entre sus extremos Al aumentar dicha tensioacuten aumenta la anchura de esa barrera disminuyendo asiacute la capacidad del diodo De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensioacuten Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500pF La tensioacuten inversa miacutenima tiene que ser de 1v La aplicacioacuten de estos diodos se encuentra en la sintoniacutea de TV modulacioacuten de frecuencia en transmisiones de FM y radio sobre todo
En esta tabla no estaacuten todos los encapsulados en los que se fabrican los diodos pero si estaacuten los maacutes importantes
DO-5
DO-35
DO-41
TO-220AC
TO-3
PWRTAB PWRTABS SOT-223
SMA
SMB
SMC
D618s
l
D2pak
Dpak
TO-200AB
TO-200AC
Puentes rectificadores
B380C1000G(GS)
KBPC(D46)
KBB(D37)
GBL
GBU (IR) IN LINE
5S2(FAGOR)
GBPC(D34) (IR)
POWER-L(FAGOR)
MB(D34) POWER (FAGOR)
MT(D63)
DF8(D71) DF(D70)
Todos los semiconductores tienen serigrafiados nuacutemeros y letras que especifican y describen de que tipo de dispositivo se trata Existen varias nomenclaturas o coacutedigos que pretenden
darnos esta preciada informacioacuten De todas destacan tres PROELECTRON (Europea) que consta de dos letras y tres cifras para los componentes utilizados en radio televisioacuten y audio o de tres letras y dos nuacutemeros para dispositivos industriales La primera letra precisa el material del que estaacute hecho el dispositivo y la segunda letra el tipo de componente El resto del coacutedigo nuacutemeros generalmente indica la aplicacioacuten general a la que se aplica Para la identificacioacuten de
estos dispositivos se utiliza la tabla que sigue a continuacioacuten
La primera
letra
indi
ca el
materia
l se
miconductor utilizado en la
construccioacuten del dispositivo
A Germanio
B Silicio
C Arseniuro de
Galio
D
Antimoniur
o de Indio
R Material de otro tipo
La segunda letra
indica la
constr
uccioacuten y
utilizacioacuten principal del dispositivo
A Diodo de sentildeal (diodo detector de conmutacioacuten a alta velocidad mezclador)
B Diodo de capacidad variable
(varicap)
C Transistor para
aplicacioacuten en baja
frecuencia
D Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
baja
frec
uen
cia
E Dio
do
tuacutene
l
F
Tra
nsis
tor
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
L Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
P Dis
posi
tivo
sens
ible
a
las
radi
acio
nes
R Dis
posi
tivo
de
con
mut
acioacute
n o
de
cont
rol
gob
ern
ado
eleacutec
tric
ame
nte
y
teni
end
o un
efec
to
de
rupt
ura
(tiri
stor
)
S Tra
nsis
tor
de
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
T Dispositivo de potencia
para
conmutacioacuten o
control gobernado eleacutectricamente y
teniend
o un efecto de
rupt
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
emos del diodo lo que puede destruirlo
DIODOS ZENER- Se emplean para producir entre sus extremos una tensioacuten constante e independiente de la corriente que las atraviesa seguacuten sus
especificaciones Para conseguir esto se aprovecha la propiedad que tiene la unioacuten PN cuando se polariza inversamente al llegar a la tensioacuten de ruptura (tensioacuten de zener) pues la intensidad invers
a del diodo sufre un aumento brusco Para evitar la destruccioacuten del diodo por la avalancha producida por el aumento de la intensidad se le pone en serie una resistencia que limita dicha
corriente Se producen desde 33v y con una potencia miacutenima de 250mW Los encapsulados pueden ser de plaacutestico o metaacutelico seguacuten la potencia que tenga que disipar Si quieres ver la curva caract
eriacutestica de un diodo zener pulsa aquiacute
DIODOS LED ( Light Emitting Diode)-Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodo rectificador sin embargo su tensioacuten de umbral se encuentra entre 13 y 4v dependiendo del color del diodo
Color Tensioacuten en directo
Infrarrojo 13v
Rojo
17v
Naranja
20v
Amarillo
25v
Verde
25v
Azul
40v
El conocimiento de esta tensioacuten es fundamental para el disentildeo del circuito en el que sea necesaria su presencia pues normalmente se le coloca en serie una resistencia que limita la intensidad que circularaacute por el Cuando se polariza directamente se comporta como una lamparita que emite una luz cuyo color depende de los materiales con los que se fabrica Cuando se polariza inversamente no se enciende y ademaacutes no deja circular la corriente La intensidad miacutenima para que un diodo LED emita luz visible es de 4mA y por precaucioacuten como maacuteximo debe aplicarse 50mA Para identificar los terminales del diodo LED observaremos como el caacutetodo seraacute el terminal maacutes corto siendo el maacutes largo el aacutenodo Ademaacutes en el encapsulado normalmente de plaacutestico se observa un chaflaacuten en el lado en el que se encuentra el caacutetodo Se utilizan como sentildeal visual y en el caso de los infrarrojos en los mandos a distancia Se fabrican algunos LEDs especiales LED bicolor- Estaacuten formados por dos diodos conectados en paralelo e inverso Se suele utilizar en la deteccioacuten de polaridad LED tricolor- Formado por dos diodos LED (verde y rojo) montado con el caacutetodo comuacuten El terminal maacutes corto es el aacutenodo rojo el del centro es el caacutetodo comuacuten y el tercero es el aacutenodo verde Display- Es una combinacioacuten de diodos LED que permiten visualizar letras y nuacutemeros Se
denominan comuacutenmente displays de 7 segmentos Se fabrican en dos configuraciones aacutenodo comuacuten y caacutetodo comuacuten
Estructura de un LED
bicolor
Estructura de un LED
tricolor
Display
Display
de caacutetodo comuacuten
Display
de aacutenodo comuacuten
Disposicioacuten de los pines en un display
FOTODIODO- Son dispositivos semiconductores construidos con una unioacuten PN sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja Para que su funcionamiento sea correcto se polarizaraacuten inversamente con lo que produciraacuten una cierta circulacioacuten de corriente cuando sean excitados por la luz Debido a su construccioacuten se comportan como ceacutelulas fotovoltaicas es decir en ausencia de tensioacuten exterior generan una tensioacuten muy pequentildea con el positivo en el aacutenodo y el negativo en el caacutetodo Tienen una velocidad de respuesta a los cambios bruscos de luminosidad mayores a las ceacutelulas fotoeleacutectricas Actualmente y en muchos circuitos estaacutes uacuteltimas se estaacuten sustituyendo por ellos debido a la ventaja anteriormente citada
DIODO DE CAPACIDAD VARIABLE (VARICAP)- Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unioacuten PN varia en funcioacuten de la tensioacuten inversa aplicada entre sus extremos Al aumentar dicha tensioacuten aumenta la anchura de esa barrera disminuyendo asiacute la capacidad del diodo De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensioacuten Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500pF La tensioacuten inversa miacutenima tiene que ser de 1v La aplicacioacuten de estos diodos se encuentra en la sintoniacutea de TV modulacioacuten de frecuencia en transmisiones de FM y radio sobre todo
En esta tabla no estaacuten todos los encapsulados en los que se fabrican los diodos pero si estaacuten los maacutes importantes
DO-5
DO-35
DO-41
TO-220AC
TO-3
PWRTAB PWRTABS SOT-223
SMA
SMB
SMC
D618s
l
D2pak
Dpak
TO-200AB
TO-200AC
Puentes rectificadores
B380C1000G(GS)
KBPC(D46)
KBB(D37)
GBL
GBU (IR) IN LINE
5S2(FAGOR)
GBPC(D34) (IR)
POWER-L(FAGOR)
MB(D34) POWER (FAGOR)
MT(D63)
DF8(D71) DF(D70)
Todos los semiconductores tienen serigrafiados nuacutemeros y letras que especifican y describen de que tipo de dispositivo se trata Existen varias nomenclaturas o coacutedigos que pretenden
darnos esta preciada informacioacuten De todas destacan tres PROELECTRON (Europea) que consta de dos letras y tres cifras para los componentes utilizados en radio televisioacuten y audio o de tres letras y dos nuacutemeros para dispositivos industriales La primera letra precisa el material del que estaacute hecho el dispositivo y la segunda letra el tipo de componente El resto del coacutedigo nuacutemeros generalmente indica la aplicacioacuten general a la que se aplica Para la identificacioacuten de
estos dispositivos se utiliza la tabla que sigue a continuacioacuten
La primera
letra
indi
ca el
materia
l se
miconductor utilizado en la
construccioacuten del dispositivo
A Germanio
B Silicio
C Arseniuro de
Galio
D
Antimoniur
o de Indio
R Material de otro tipo
La segunda letra
indica la
constr
uccioacuten y
utilizacioacuten principal del dispositivo
A Diodo de sentildeal (diodo detector de conmutacioacuten a alta velocidad mezclador)
B Diodo de capacidad variable
(varicap)
C Transistor para
aplicacioacuten en baja
frecuencia
D Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
baja
frec
uen
cia
E Dio
do
tuacutene
l
F
Tra
nsis
tor
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
L Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
P Dis
posi
tivo
sens
ible
a
las
radi
acio
nes
R Dis
posi
tivo
de
con
mut
acioacute
n o
de
cont
rol
gob
ern
ado
eleacutec
tric
ame
nte
y
teni
end
o un
efec
to
de
rupt
ura
(tiri
stor
)
S Tra
nsis
tor
de
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
T Dispositivo de potencia
para
conmutacioacuten o
control gobernado eleacutectricamente y
teniend
o un efecto de
rupt
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
especificaciones Para conseguir esto se aprovecha la propiedad que tiene la unioacuten PN cuando se polariza inversamente al llegar a la tensioacuten de ruptura (tensioacuten de zener) pues la intensidad invers
a del diodo sufre un aumento brusco Para evitar la destruccioacuten del diodo por la avalancha producida por el aumento de la intensidad se le pone en serie una resistencia que limita dicha
corriente Se producen desde 33v y con una potencia miacutenima de 250mW Los encapsulados pueden ser de plaacutestico o metaacutelico seguacuten la potencia que tenga que disipar Si quieres ver la curva caract
eriacutestica de un diodo zener pulsa aquiacute
DIODOS LED ( Light Emitting Diode)-Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodo rectificador sin embargo su tensioacuten de umbral se encuentra entre 13 y 4v dependiendo del color del diodo
Color Tensioacuten en directo
Infrarrojo 13v
Rojo
17v
Naranja
20v
Amarillo
25v
Verde
25v
Azul
40v
El conocimiento de esta tensioacuten es fundamental para el disentildeo del circuito en el que sea necesaria su presencia pues normalmente se le coloca en serie una resistencia que limita la intensidad que circularaacute por el Cuando se polariza directamente se comporta como una lamparita que emite una luz cuyo color depende de los materiales con los que se fabrica Cuando se polariza inversamente no se enciende y ademaacutes no deja circular la corriente La intensidad miacutenima para que un diodo LED emita luz visible es de 4mA y por precaucioacuten como maacuteximo debe aplicarse 50mA Para identificar los terminales del diodo LED observaremos como el caacutetodo seraacute el terminal maacutes corto siendo el maacutes largo el aacutenodo Ademaacutes en el encapsulado normalmente de plaacutestico se observa un chaflaacuten en el lado en el que se encuentra el caacutetodo Se utilizan como sentildeal visual y en el caso de los infrarrojos en los mandos a distancia Se fabrican algunos LEDs especiales LED bicolor- Estaacuten formados por dos diodos conectados en paralelo e inverso Se suele utilizar en la deteccioacuten de polaridad LED tricolor- Formado por dos diodos LED (verde y rojo) montado con el caacutetodo comuacuten El terminal maacutes corto es el aacutenodo rojo el del centro es el caacutetodo comuacuten y el tercero es el aacutenodo verde Display- Es una combinacioacuten de diodos LED que permiten visualizar letras y nuacutemeros Se
denominan comuacutenmente displays de 7 segmentos Se fabrican en dos configuraciones aacutenodo comuacuten y caacutetodo comuacuten
Estructura de un LED
bicolor
Estructura de un LED
tricolor
Display
Display
de caacutetodo comuacuten
Display
de aacutenodo comuacuten
Disposicioacuten de los pines en un display
FOTODIODO- Son dispositivos semiconductores construidos con una unioacuten PN sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja Para que su funcionamiento sea correcto se polarizaraacuten inversamente con lo que produciraacuten una cierta circulacioacuten de corriente cuando sean excitados por la luz Debido a su construccioacuten se comportan como ceacutelulas fotovoltaicas es decir en ausencia de tensioacuten exterior generan una tensioacuten muy pequentildea con el positivo en el aacutenodo y el negativo en el caacutetodo Tienen una velocidad de respuesta a los cambios bruscos de luminosidad mayores a las ceacutelulas fotoeleacutectricas Actualmente y en muchos circuitos estaacutes uacuteltimas se estaacuten sustituyendo por ellos debido a la ventaja anteriormente citada
DIODO DE CAPACIDAD VARIABLE (VARICAP)- Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unioacuten PN varia en funcioacuten de la tensioacuten inversa aplicada entre sus extremos Al aumentar dicha tensioacuten aumenta la anchura de esa barrera disminuyendo asiacute la capacidad del diodo De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensioacuten Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500pF La tensioacuten inversa miacutenima tiene que ser de 1v La aplicacioacuten de estos diodos se encuentra en la sintoniacutea de TV modulacioacuten de frecuencia en transmisiones de FM y radio sobre todo
En esta tabla no estaacuten todos los encapsulados en los que se fabrican los diodos pero si estaacuten los maacutes importantes
DO-5
DO-35
DO-41
TO-220AC
TO-3
PWRTAB PWRTABS SOT-223
SMA
SMB
SMC
D618s
l
D2pak
Dpak
TO-200AB
TO-200AC
Puentes rectificadores
B380C1000G(GS)
KBPC(D46)
KBB(D37)
GBL
GBU (IR) IN LINE
5S2(FAGOR)
GBPC(D34) (IR)
POWER-L(FAGOR)
MB(D34) POWER (FAGOR)
MT(D63)
DF8(D71) DF(D70)
Todos los semiconductores tienen serigrafiados nuacutemeros y letras que especifican y describen de que tipo de dispositivo se trata Existen varias nomenclaturas o coacutedigos que pretenden
darnos esta preciada informacioacuten De todas destacan tres PROELECTRON (Europea) que consta de dos letras y tres cifras para los componentes utilizados en radio televisioacuten y audio o de tres letras y dos nuacutemeros para dispositivos industriales La primera letra precisa el material del que estaacute hecho el dispositivo y la segunda letra el tipo de componente El resto del coacutedigo nuacutemeros generalmente indica la aplicacioacuten general a la que se aplica Para la identificacioacuten de
estos dispositivos se utiliza la tabla que sigue a continuacioacuten
La primera
letra
indi
ca el
materia
l se
miconductor utilizado en la
construccioacuten del dispositivo
A Germanio
B Silicio
C Arseniuro de
Galio
D
Antimoniur
o de Indio
R Material de otro tipo
La segunda letra
indica la
constr
uccioacuten y
utilizacioacuten principal del dispositivo
A Diodo de sentildeal (diodo detector de conmutacioacuten a alta velocidad mezclador)
B Diodo de capacidad variable
(varicap)
C Transistor para
aplicacioacuten en baja
frecuencia
D Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
baja
frec
uen
cia
E Dio
do
tuacutene
l
F
Tra
nsis
tor
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
L Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
P Dis
posi
tivo
sens
ible
a
las
radi
acio
nes
R Dis
posi
tivo
de
con
mut
acioacute
n o
de
cont
rol
gob
ern
ado
eleacutec
tric
ame
nte
y
teni
end
o un
efec
to
de
rupt
ura
(tiri
stor
)
S Tra
nsis
tor
de
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
T Dispositivo de potencia
para
conmutacioacuten o
control gobernado eleacutectricamente y
teniend
o un efecto de
rupt
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
a del diodo sufre un aumento brusco Para evitar la destruccioacuten del diodo por la avalancha producida por el aumento de la intensidad se le pone en serie una resistencia que limita dicha
corriente Se producen desde 33v y con una potencia miacutenima de 250mW Los encapsulados pueden ser de plaacutestico o metaacutelico seguacuten la potencia que tenga que disipar Si quieres ver la curva caract
eriacutestica de un diodo zener pulsa aquiacute
DIODOS LED ( Light Emitting Diode)-Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodo rectificador sin embargo su tensioacuten de umbral se encuentra entre 13 y 4v dependiendo del color del diodo
Color Tensioacuten en directo
Infrarrojo 13v
Rojo
17v
Naranja
20v
Amarillo
25v
Verde
25v
Azul
40v
El conocimiento de esta tensioacuten es fundamental para el disentildeo del circuito en el que sea necesaria su presencia pues normalmente se le coloca en serie una resistencia que limita la intensidad que circularaacute por el Cuando se polariza directamente se comporta como una lamparita que emite una luz cuyo color depende de los materiales con los que se fabrica Cuando se polariza inversamente no se enciende y ademaacutes no deja circular la corriente La intensidad miacutenima para que un diodo LED emita luz visible es de 4mA y por precaucioacuten como maacuteximo debe aplicarse 50mA Para identificar los terminales del diodo LED observaremos como el caacutetodo seraacute el terminal maacutes corto siendo el maacutes largo el aacutenodo Ademaacutes en el encapsulado normalmente de plaacutestico se observa un chaflaacuten en el lado en el que se encuentra el caacutetodo Se utilizan como sentildeal visual y en el caso de los infrarrojos en los mandos a distancia Se fabrican algunos LEDs especiales LED bicolor- Estaacuten formados por dos diodos conectados en paralelo e inverso Se suele utilizar en la deteccioacuten de polaridad LED tricolor- Formado por dos diodos LED (verde y rojo) montado con el caacutetodo comuacuten El terminal maacutes corto es el aacutenodo rojo el del centro es el caacutetodo comuacuten y el tercero es el aacutenodo verde Display- Es una combinacioacuten de diodos LED que permiten visualizar letras y nuacutemeros Se
denominan comuacutenmente displays de 7 segmentos Se fabrican en dos configuraciones aacutenodo comuacuten y caacutetodo comuacuten
Estructura de un LED
bicolor
Estructura de un LED
tricolor
Display
Display
de caacutetodo comuacuten
Display
de aacutenodo comuacuten
Disposicioacuten de los pines en un display
FOTODIODO- Son dispositivos semiconductores construidos con una unioacuten PN sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja Para que su funcionamiento sea correcto se polarizaraacuten inversamente con lo que produciraacuten una cierta circulacioacuten de corriente cuando sean excitados por la luz Debido a su construccioacuten se comportan como ceacutelulas fotovoltaicas es decir en ausencia de tensioacuten exterior generan una tensioacuten muy pequentildea con el positivo en el aacutenodo y el negativo en el caacutetodo Tienen una velocidad de respuesta a los cambios bruscos de luminosidad mayores a las ceacutelulas fotoeleacutectricas Actualmente y en muchos circuitos estaacutes uacuteltimas se estaacuten sustituyendo por ellos debido a la ventaja anteriormente citada
DIODO DE CAPACIDAD VARIABLE (VARICAP)- Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unioacuten PN varia en funcioacuten de la tensioacuten inversa aplicada entre sus extremos Al aumentar dicha tensioacuten aumenta la anchura de esa barrera disminuyendo asiacute la capacidad del diodo De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensioacuten Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500pF La tensioacuten inversa miacutenima tiene que ser de 1v La aplicacioacuten de estos diodos se encuentra en la sintoniacutea de TV modulacioacuten de frecuencia en transmisiones de FM y radio sobre todo
En esta tabla no estaacuten todos los encapsulados en los que se fabrican los diodos pero si estaacuten los maacutes importantes
DO-5
DO-35
DO-41
TO-220AC
TO-3
PWRTAB PWRTABS SOT-223
SMA
SMB
SMC
D618s
l
D2pak
Dpak
TO-200AB
TO-200AC
Puentes rectificadores
B380C1000G(GS)
KBPC(D46)
KBB(D37)
GBL
GBU (IR) IN LINE
5S2(FAGOR)
GBPC(D34) (IR)
POWER-L(FAGOR)
MB(D34) POWER (FAGOR)
MT(D63)
DF8(D71) DF(D70)
Todos los semiconductores tienen serigrafiados nuacutemeros y letras que especifican y describen de que tipo de dispositivo se trata Existen varias nomenclaturas o coacutedigos que pretenden
darnos esta preciada informacioacuten De todas destacan tres PROELECTRON (Europea) que consta de dos letras y tres cifras para los componentes utilizados en radio televisioacuten y audio o de tres letras y dos nuacutemeros para dispositivos industriales La primera letra precisa el material del que estaacute hecho el dispositivo y la segunda letra el tipo de componente El resto del coacutedigo nuacutemeros generalmente indica la aplicacioacuten general a la que se aplica Para la identificacioacuten de
estos dispositivos se utiliza la tabla que sigue a continuacioacuten
La primera
letra
indi
ca el
materia
l se
miconductor utilizado en la
construccioacuten del dispositivo
A Germanio
B Silicio
C Arseniuro de
Galio
D
Antimoniur
o de Indio
R Material de otro tipo
La segunda letra
indica la
constr
uccioacuten y
utilizacioacuten principal del dispositivo
A Diodo de sentildeal (diodo detector de conmutacioacuten a alta velocidad mezclador)
B Diodo de capacidad variable
(varicap)
C Transistor para
aplicacioacuten en baja
frecuencia
D Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
baja
frec
uen
cia
E Dio
do
tuacutene
l
F
Tra
nsis
tor
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
L Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
P Dis
posi
tivo
sens
ible
a
las
radi
acio
nes
R Dis
posi
tivo
de
con
mut
acioacute
n o
de
cont
rol
gob
ern
ado
eleacutec
tric
ame
nte
y
teni
end
o un
efec
to
de
rupt
ura
(tiri
stor
)
S Tra
nsis
tor
de
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
T Dispositivo de potencia
para
conmutacioacuten o
control gobernado eleacutectricamente y
teniend
o un efecto de
rupt
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
corriente Se producen desde 33v y con una potencia miacutenima de 250mW Los encapsulados pueden ser de plaacutestico o metaacutelico seguacuten la potencia que tenga que disipar Si quieres ver la curva caract
eriacutestica de un diodo zener pulsa aquiacute
DIODOS LED ( Light Emitting Diode)-Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodo rectificador sin embargo su tensioacuten de umbral se encuentra entre 13 y 4v dependiendo del color del diodo
Color Tensioacuten en directo
Infrarrojo 13v
Rojo
17v
Naranja
20v
Amarillo
25v
Verde
25v
Azul
40v
El conocimiento de esta tensioacuten es fundamental para el disentildeo del circuito en el que sea necesaria su presencia pues normalmente se le coloca en serie una resistencia que limita la intensidad que circularaacute por el Cuando se polariza directamente se comporta como una lamparita que emite una luz cuyo color depende de los materiales con los que se fabrica Cuando se polariza inversamente no se enciende y ademaacutes no deja circular la corriente La intensidad miacutenima para que un diodo LED emita luz visible es de 4mA y por precaucioacuten como maacuteximo debe aplicarse 50mA Para identificar los terminales del diodo LED observaremos como el caacutetodo seraacute el terminal maacutes corto siendo el maacutes largo el aacutenodo Ademaacutes en el encapsulado normalmente de plaacutestico se observa un chaflaacuten en el lado en el que se encuentra el caacutetodo Se utilizan como sentildeal visual y en el caso de los infrarrojos en los mandos a distancia Se fabrican algunos LEDs especiales LED bicolor- Estaacuten formados por dos diodos conectados en paralelo e inverso Se suele utilizar en la deteccioacuten de polaridad LED tricolor- Formado por dos diodos LED (verde y rojo) montado con el caacutetodo comuacuten El terminal maacutes corto es el aacutenodo rojo el del centro es el caacutetodo comuacuten y el tercero es el aacutenodo verde Display- Es una combinacioacuten de diodos LED que permiten visualizar letras y nuacutemeros Se
denominan comuacutenmente displays de 7 segmentos Se fabrican en dos configuraciones aacutenodo comuacuten y caacutetodo comuacuten
Estructura de un LED
bicolor
Estructura de un LED
tricolor
Display
Display
de caacutetodo comuacuten
Display
de aacutenodo comuacuten
Disposicioacuten de los pines en un display
FOTODIODO- Son dispositivos semiconductores construidos con una unioacuten PN sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja Para que su funcionamiento sea correcto se polarizaraacuten inversamente con lo que produciraacuten una cierta circulacioacuten de corriente cuando sean excitados por la luz Debido a su construccioacuten se comportan como ceacutelulas fotovoltaicas es decir en ausencia de tensioacuten exterior generan una tensioacuten muy pequentildea con el positivo en el aacutenodo y el negativo en el caacutetodo Tienen una velocidad de respuesta a los cambios bruscos de luminosidad mayores a las ceacutelulas fotoeleacutectricas Actualmente y en muchos circuitos estaacutes uacuteltimas se estaacuten sustituyendo por ellos debido a la ventaja anteriormente citada
DIODO DE CAPACIDAD VARIABLE (VARICAP)- Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unioacuten PN varia en funcioacuten de la tensioacuten inversa aplicada entre sus extremos Al aumentar dicha tensioacuten aumenta la anchura de esa barrera disminuyendo asiacute la capacidad del diodo De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensioacuten Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500pF La tensioacuten inversa miacutenima tiene que ser de 1v La aplicacioacuten de estos diodos se encuentra en la sintoniacutea de TV modulacioacuten de frecuencia en transmisiones de FM y radio sobre todo
En esta tabla no estaacuten todos los encapsulados en los que se fabrican los diodos pero si estaacuten los maacutes importantes
DO-5
DO-35
DO-41
TO-220AC
TO-3
PWRTAB PWRTABS SOT-223
SMA
SMB
SMC
D618s
l
D2pak
Dpak
TO-200AB
TO-200AC
Puentes rectificadores
B380C1000G(GS)
KBPC(D46)
KBB(D37)
GBL
GBU (IR) IN LINE
5S2(FAGOR)
GBPC(D34) (IR)
POWER-L(FAGOR)
MB(D34) POWER (FAGOR)
MT(D63)
DF8(D71) DF(D70)
Todos los semiconductores tienen serigrafiados nuacutemeros y letras que especifican y describen de que tipo de dispositivo se trata Existen varias nomenclaturas o coacutedigos que pretenden
darnos esta preciada informacioacuten De todas destacan tres PROELECTRON (Europea) que consta de dos letras y tres cifras para los componentes utilizados en radio televisioacuten y audio o de tres letras y dos nuacutemeros para dispositivos industriales La primera letra precisa el material del que estaacute hecho el dispositivo y la segunda letra el tipo de componente El resto del coacutedigo nuacutemeros generalmente indica la aplicacioacuten general a la que se aplica Para la identificacioacuten de
estos dispositivos se utiliza la tabla que sigue a continuacioacuten
La primera
letra
indi
ca el
materia
l se
miconductor utilizado en la
construccioacuten del dispositivo
A Germanio
B Silicio
C Arseniuro de
Galio
D
Antimoniur
o de Indio
R Material de otro tipo
La segunda letra
indica la
constr
uccioacuten y
utilizacioacuten principal del dispositivo
A Diodo de sentildeal (diodo detector de conmutacioacuten a alta velocidad mezclador)
B Diodo de capacidad variable
(varicap)
C Transistor para
aplicacioacuten en baja
frecuencia
D Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
baja
frec
uen
cia
E Dio
do
tuacutene
l
F
Tra
nsis
tor
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
L Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
P Dis
posi
tivo
sens
ible
a
las
radi
acio
nes
R Dis
posi
tivo
de
con
mut
acioacute
n o
de
cont
rol
gob
ern
ado
eleacutec
tric
ame
nte
y
teni
end
o un
efec
to
de
rupt
ura
(tiri
stor
)
S Tra
nsis
tor
de
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
T Dispositivo de potencia
para
conmutacioacuten o
control gobernado eleacutectricamente y
teniend
o un efecto de
rupt
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
eriacutestica de un diodo zener pulsa aquiacute
DIODOS LED ( Light Emitting Diode)-Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodo rectificador sin embargo su tensioacuten de umbral se encuentra entre 13 y 4v dependiendo del color del diodo
Color Tensioacuten en directo
Infrarrojo 13v
Rojo
17v
Naranja
20v
Amarillo
25v
Verde
25v
Azul
40v
El conocimiento de esta tensioacuten es fundamental para el disentildeo del circuito en el que sea necesaria su presencia pues normalmente se le coloca en serie una resistencia que limita la intensidad que circularaacute por el Cuando se polariza directamente se comporta como una lamparita que emite una luz cuyo color depende de los materiales con los que se fabrica Cuando se polariza inversamente no se enciende y ademaacutes no deja circular la corriente La intensidad miacutenima para que un diodo LED emita luz visible es de 4mA y por precaucioacuten como maacuteximo debe aplicarse 50mA Para identificar los terminales del diodo LED observaremos como el caacutetodo seraacute el terminal maacutes corto siendo el maacutes largo el aacutenodo Ademaacutes en el encapsulado normalmente de plaacutestico se observa un chaflaacuten en el lado en el que se encuentra el caacutetodo Se utilizan como sentildeal visual y en el caso de los infrarrojos en los mandos a distancia Se fabrican algunos LEDs especiales LED bicolor- Estaacuten formados por dos diodos conectados en paralelo e inverso Se suele utilizar en la deteccioacuten de polaridad LED tricolor- Formado por dos diodos LED (verde y rojo) montado con el caacutetodo comuacuten El terminal maacutes corto es el aacutenodo rojo el del centro es el caacutetodo comuacuten y el tercero es el aacutenodo verde Display- Es una combinacioacuten de diodos LED que permiten visualizar letras y nuacutemeros Se
denominan comuacutenmente displays de 7 segmentos Se fabrican en dos configuraciones aacutenodo comuacuten y caacutetodo comuacuten
Estructura de un LED
bicolor
Estructura de un LED
tricolor
Display
Display
de caacutetodo comuacuten
Display
de aacutenodo comuacuten
Disposicioacuten de los pines en un display
FOTODIODO- Son dispositivos semiconductores construidos con una unioacuten PN sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja Para que su funcionamiento sea correcto se polarizaraacuten inversamente con lo que produciraacuten una cierta circulacioacuten de corriente cuando sean excitados por la luz Debido a su construccioacuten se comportan como ceacutelulas fotovoltaicas es decir en ausencia de tensioacuten exterior generan una tensioacuten muy pequentildea con el positivo en el aacutenodo y el negativo en el caacutetodo Tienen una velocidad de respuesta a los cambios bruscos de luminosidad mayores a las ceacutelulas fotoeleacutectricas Actualmente y en muchos circuitos estaacutes uacuteltimas se estaacuten sustituyendo por ellos debido a la ventaja anteriormente citada
DIODO DE CAPACIDAD VARIABLE (VARICAP)- Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unioacuten PN varia en funcioacuten de la tensioacuten inversa aplicada entre sus extremos Al aumentar dicha tensioacuten aumenta la anchura de esa barrera disminuyendo asiacute la capacidad del diodo De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensioacuten Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500pF La tensioacuten inversa miacutenima tiene que ser de 1v La aplicacioacuten de estos diodos se encuentra en la sintoniacutea de TV modulacioacuten de frecuencia en transmisiones de FM y radio sobre todo
En esta tabla no estaacuten todos los encapsulados en los que se fabrican los diodos pero si estaacuten los maacutes importantes
DO-5
DO-35
DO-41
TO-220AC
TO-3
PWRTAB PWRTABS SOT-223
SMA
SMB
SMC
D618s
l
D2pak
Dpak
TO-200AB
TO-200AC
Puentes rectificadores
B380C1000G(GS)
KBPC(D46)
KBB(D37)
GBL
GBU (IR) IN LINE
5S2(FAGOR)
GBPC(D34) (IR)
POWER-L(FAGOR)
MB(D34) POWER (FAGOR)
MT(D63)
DF8(D71) DF(D70)
Todos los semiconductores tienen serigrafiados nuacutemeros y letras que especifican y describen de que tipo de dispositivo se trata Existen varias nomenclaturas o coacutedigos que pretenden
darnos esta preciada informacioacuten De todas destacan tres PROELECTRON (Europea) que consta de dos letras y tres cifras para los componentes utilizados en radio televisioacuten y audio o de tres letras y dos nuacutemeros para dispositivos industriales La primera letra precisa el material del que estaacute hecho el dispositivo y la segunda letra el tipo de componente El resto del coacutedigo nuacutemeros generalmente indica la aplicacioacuten general a la que se aplica Para la identificacioacuten de
estos dispositivos se utiliza la tabla que sigue a continuacioacuten
La primera
letra
indi
ca el
materia
l se
miconductor utilizado en la
construccioacuten del dispositivo
A Germanio
B Silicio
C Arseniuro de
Galio
D
Antimoniur
o de Indio
R Material de otro tipo
La segunda letra
indica la
constr
uccioacuten y
utilizacioacuten principal del dispositivo
A Diodo de sentildeal (diodo detector de conmutacioacuten a alta velocidad mezclador)
B Diodo de capacidad variable
(varicap)
C Transistor para
aplicacioacuten en baja
frecuencia
D Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
baja
frec
uen
cia
E Dio
do
tuacutene
l
F
Tra
nsis
tor
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
L Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
P Dis
posi
tivo
sens
ible
a
las
radi
acio
nes
R Dis
posi
tivo
de
con
mut
acioacute
n o
de
cont
rol
gob
ern
ado
eleacutec
tric
ame
nte
y
teni
end
o un
efec
to
de
rupt
ura
(tiri
stor
)
S Tra
nsis
tor
de
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
T Dispositivo de potencia
para
conmutacioacuten o
control gobernado eleacutectricamente y
teniend
o un efecto de
rupt
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
denominan comuacutenmente displays de 7 segmentos Se fabrican en dos configuraciones aacutenodo comuacuten y caacutetodo comuacuten
Estructura de un LED
bicolor
Estructura de un LED
tricolor
Display
Display
de caacutetodo comuacuten
Display
de aacutenodo comuacuten
Disposicioacuten de los pines en un display
FOTODIODO- Son dispositivos semiconductores construidos con una unioacuten PN sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja Para que su funcionamiento sea correcto se polarizaraacuten inversamente con lo que produciraacuten una cierta circulacioacuten de corriente cuando sean excitados por la luz Debido a su construccioacuten se comportan como ceacutelulas fotovoltaicas es decir en ausencia de tensioacuten exterior generan una tensioacuten muy pequentildea con el positivo en el aacutenodo y el negativo en el caacutetodo Tienen una velocidad de respuesta a los cambios bruscos de luminosidad mayores a las ceacutelulas fotoeleacutectricas Actualmente y en muchos circuitos estaacutes uacuteltimas se estaacuten sustituyendo por ellos debido a la ventaja anteriormente citada
DIODO DE CAPACIDAD VARIABLE (VARICAP)- Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unioacuten PN varia en funcioacuten de la tensioacuten inversa aplicada entre sus extremos Al aumentar dicha tensioacuten aumenta la anchura de esa barrera disminuyendo asiacute la capacidad del diodo De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensioacuten Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500pF La tensioacuten inversa miacutenima tiene que ser de 1v La aplicacioacuten de estos diodos se encuentra en la sintoniacutea de TV modulacioacuten de frecuencia en transmisiones de FM y radio sobre todo
En esta tabla no estaacuten todos los encapsulados en los que se fabrican los diodos pero si estaacuten los maacutes importantes
DO-5
DO-35
DO-41
TO-220AC
TO-3
PWRTAB PWRTABS SOT-223
SMA
SMB
SMC
D618s
l
D2pak
Dpak
TO-200AB
TO-200AC
Puentes rectificadores
B380C1000G(GS)
KBPC(D46)
KBB(D37)
GBL
GBU (IR) IN LINE
5S2(FAGOR)
GBPC(D34) (IR)
POWER-L(FAGOR)
MB(D34) POWER (FAGOR)
MT(D63)
DF8(D71) DF(D70)
Todos los semiconductores tienen serigrafiados nuacutemeros y letras que especifican y describen de que tipo de dispositivo se trata Existen varias nomenclaturas o coacutedigos que pretenden
darnos esta preciada informacioacuten De todas destacan tres PROELECTRON (Europea) que consta de dos letras y tres cifras para los componentes utilizados en radio televisioacuten y audio o de tres letras y dos nuacutemeros para dispositivos industriales La primera letra precisa el material del que estaacute hecho el dispositivo y la segunda letra el tipo de componente El resto del coacutedigo nuacutemeros generalmente indica la aplicacioacuten general a la que se aplica Para la identificacioacuten de
estos dispositivos se utiliza la tabla que sigue a continuacioacuten
La primera
letra
indi
ca el
materia
l se
miconductor utilizado en la
construccioacuten del dispositivo
A Germanio
B Silicio
C Arseniuro de
Galio
D
Antimoniur
o de Indio
R Material de otro tipo
La segunda letra
indica la
constr
uccioacuten y
utilizacioacuten principal del dispositivo
A Diodo de sentildeal (diodo detector de conmutacioacuten a alta velocidad mezclador)
B Diodo de capacidad variable
(varicap)
C Transistor para
aplicacioacuten en baja
frecuencia
D Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
baja
frec
uen
cia
E Dio
do
tuacutene
l
F
Tra
nsis
tor
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
L Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
P Dis
posi
tivo
sens
ible
a
las
radi
acio
nes
R Dis
posi
tivo
de
con
mut
acioacute
n o
de
cont
rol
gob
ern
ado
eleacutec
tric
ame
nte
y
teni
end
o un
efec
to
de
rupt
ura
(tiri
stor
)
S Tra
nsis
tor
de
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
T Dispositivo de potencia
para
conmutacioacuten o
control gobernado eleacutectricamente y
teniend
o un efecto de
rupt
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
SMA
SMB
SMC
D618s
l
D2pak
Dpak
TO-200AB
TO-200AC
Puentes rectificadores
B380C1000G(GS)
KBPC(D46)
KBB(D37)
GBL
GBU (IR) IN LINE
5S2(FAGOR)
GBPC(D34) (IR)
POWER-L(FAGOR)
MB(D34) POWER (FAGOR)
MT(D63)
DF8(D71) DF(D70)
Todos los semiconductores tienen serigrafiados nuacutemeros y letras que especifican y describen de que tipo de dispositivo se trata Existen varias nomenclaturas o coacutedigos que pretenden
darnos esta preciada informacioacuten De todas destacan tres PROELECTRON (Europea) que consta de dos letras y tres cifras para los componentes utilizados en radio televisioacuten y audio o de tres letras y dos nuacutemeros para dispositivos industriales La primera letra precisa el material del que estaacute hecho el dispositivo y la segunda letra el tipo de componente El resto del coacutedigo nuacutemeros generalmente indica la aplicacioacuten general a la que se aplica Para la identificacioacuten de
estos dispositivos se utiliza la tabla que sigue a continuacioacuten
La primera
letra
indi
ca el
materia
l se
miconductor utilizado en la
construccioacuten del dispositivo
A Germanio
B Silicio
C Arseniuro de
Galio
D
Antimoniur
o de Indio
R Material de otro tipo
La segunda letra
indica la
constr
uccioacuten y
utilizacioacuten principal del dispositivo
A Diodo de sentildeal (diodo detector de conmutacioacuten a alta velocidad mezclador)
B Diodo de capacidad variable
(varicap)
C Transistor para
aplicacioacuten en baja
frecuencia
D Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
baja
frec
uen
cia
E Dio
do
tuacutene
l
F
Tra
nsis
tor
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
L Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
P Dis
posi
tivo
sens
ible
a
las
radi
acio
nes
R Dis
posi
tivo
de
con
mut
acioacute
n o
de
cont
rol
gob
ern
ado
eleacutec
tric
ame
nte
y
teni
end
o un
efec
to
de
rupt
ura
(tiri
stor
)
S Tra
nsis
tor
de
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
T Dispositivo de potencia
para
conmutacioacuten o
control gobernado eleacutectricamente y
teniend
o un efecto de
rupt
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
ca el
materia
l se
miconductor utilizado en la
construccioacuten del dispositivo
A Germanio
B Silicio
C Arseniuro de
Galio
D
Antimoniur
o de Indio
R Material de otro tipo
La segunda letra
indica la
constr
uccioacuten y
utilizacioacuten principal del dispositivo
A Diodo de sentildeal (diodo detector de conmutacioacuten a alta velocidad mezclador)
B Diodo de capacidad variable
(varicap)
C Transistor para
aplicacioacuten en baja
frecuencia
D Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
baja
frec
uen
cia
E Dio
do
tuacutene
l
F
Tra
nsis
tor
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
L Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
P Dis
posi
tivo
sens
ible
a
las
radi
acio
nes
R Dis
posi
tivo
de
con
mut
acioacute
n o
de
cont
rol
gob
ern
ado
eleacutec
tric
ame
nte
y
teni
end
o un
efec
to
de
rupt
ura
(tiri
stor
)
S Tra
nsis
tor
de
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
T Dispositivo de potencia
para
conmutacioacuten o
control gobernado eleacutectricamente y
teniend
o un efecto de
rupt
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
uccioacuten y
utilizacioacuten principal del dispositivo
A Diodo de sentildeal (diodo detector de conmutacioacuten a alta velocidad mezclador)
B Diodo de capacidad variable
(varicap)
C Transistor para
aplicacioacuten en baja
frecuencia
D Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
baja
frec
uen
cia
E Dio
do
tuacutene
l
F
Tra
nsis
tor
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
L Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
P Dis
posi
tivo
sens
ible
a
las
radi
acio
nes
R Dis
posi
tivo
de
con
mut
acioacute
n o
de
cont
rol
gob
ern
ado
eleacutec
tric
ame
nte
y
teni
end
o un
efec
to
de
rupt
ura
(tiri
stor
)
S Tra
nsis
tor
de
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
T Dispositivo de potencia
para
conmutacioacuten o
control gobernado eleacutectricamente y
teniend
o un efecto de
rupt
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
F
Tra
nsis
tor
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
L Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
alta
frec
uen
cia
P Dis
posi
tivo
sens
ible
a
las
radi
acio
nes
R Dis
posi
tivo
de
con
mut
acioacute
n o
de
cont
rol
gob
ern
ado
eleacutec
tric
ame
nte
y
teni
end
o un
efec
to
de
rupt
ura
(tiri
stor
)
S Tra
nsis
tor
de
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
T Dispositivo de potencia
para
conmutacioacuten o
control gobernado eleacutectricamente y
teniend
o un efecto de
rupt
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
nte
y
teni
end
o un
efec
to
de
rupt
ura
(tiri
stor
)
S Tra
nsis
tor
de
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
T Dispositivo de potencia
para
conmutacioacuten o
control gobernado eleacutectricamente y
teniend
o un efecto de
rupt
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
ura (tiristor)
U Tra
nsis
tor
de
pote
ncia
par
a
apli
caci
oacuten
en
con
mut
acioacute
n
X Diodo multiplicador
(varactor)
Y Diodo de potencia
(rectificador
recuperador)
Z Diodo
Zener o de regulacioacuten de tensioacuten
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
La
serie
numeacuterica consta
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicacioacuten domeacutestica (radio TV registradores amplificadores) b) Una letra (XYZ) seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales Ejemplos
BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia adaptado principalmente para usos generales
BSX 51 Transistor de silicio de conmutacioacuten adaptado principalmente para aparatos
industriales
En algunos casos para indicar variaciones de un tipo ya existente la serie numeacuterica puede ir
seguida de una letra
BSX51A Transistor similar al BSX51 pero especificado para una tensioacuten maacutes alta
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association) que consta de un nuacutemero una letra y un nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin significado teacutecnico) El significado de
los nuacutemeros y letras es el siguiente
1N Diodo o rectificador 2N Transistor o tiristor 3N Transistor de Efecto de Campo
FET o MOSFET
Los fabricantes japoneses utilizan el coacutedigo regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards) que consta de un nuacutemero dos letras y nuacutemero de serie (este uacuteltimo sin ninguacuten
significado teacutecnico) El nuacutemero y letras tienen el siguiente significado
Nuacutemero Primera letra Segunda letra
0 Foto transistor
S Semiconductor A Transistor PNP de
AF
1 Diodo rectificador o
varicap B Transistor PNP de BF
2 Transistor tiristor C Transistor NPN de AF
3 Semiconductor con
dos puertas D Transistor NPN de BF
F Tiristor de puerta P
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
G Tiristor de puerta N
J FET de canal P
K FET de canal N
Ejemplo- 2SG150 Tiristor de puerta N
PUENTES RECTIFICADORES
Existen varios coacutedigos para indicar las caracteriacutesticas de este tipo de dispositivo la maacutes utilizada es la siguiente Empieza por la letra B seguida de un nuacutemero que indica el valor eficaz maacuteximo de tensioacuten inversa que soporta a continuacioacuten y seguida de la letra C muestra la intensidad maacutexima en miliamperios que soporta en dos situaciones el componente cuando estaacute montado sobre chasis o radiador y cuando estaacute sobre circuito impreso Ejemplo B 380 C 20001500
B380- Tensioacuten inversa maacutexima que soporta de 380v
C 20001500- Intensidad maacutexima en mA sobre chasis o radiador de 2000mA (2A) y 1500mA (15A) sobre circuito impreso
2 NTC
Es un componente al igual que la PTC que varia su resistencia en funcioacuten de la temperatura Asiacute cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor oacutehmico y cuando es baja o de ambiente aumenta
Siacutembolo de la
NTC
Identificacioacuten por bandas de colores
Aspecto
fiacutesico
real de una NTC
Suelen construirse con oacutexido de hierro de cromo de manganeso de cobalto o de niacutequel El encapsulado de este tipo de resistencia dependeraacute de la aplicacioacuten que se le vaya a dar Por ello nos encontramos NTC de disco de varilla moldeado lenteja con rosca para chasis Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia y mediante bandas de colores semejante a las resistencias y siguiendo su mismo coacutedigo teniendo en cuenta que el primer color es el que estaacute maacutes cercano a las patillas del componente seguacuten se observa en la figura Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura Sus aplicaciones maacutes importantes estaacuten medidas regulacioacuten y alarmas de temperatura regulacioacuten de la temperatura en procesos de elaboracioacuten termostatos compensacioacuten de paraacutemetros de funcionamiento en aparatos electroacutenicos (radio TV)
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
Para ver los distintos encapsulados de NTC que se fabrican pulsa aquiacute
3 PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia Se fabrican con titanato de bario Sus aplicaciones maacutes importantes son en motores para evitar que se quemen sus bobinas en alarmas en TV y en automoacuteviles (temperatura del agua) El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos Su curva caracteriacutestica se realiza entre dos paraacutemetros la resistencia y la temperatura La identificacioacuten de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo Para deducir sus caracteriacutesticas se recurre a los cataacutelogos de los fabricantes Los maacutergenes de utilizacioacuten de las NTC y PTC estaacuten limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ordmC
Siacutembolo de la PTC
Identificacioacuten por banda de
colores
Aspecto fiacutesico
real de una PTC
4 VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor oacutehmico cuando aumenta bruscamente la tensioacuten De esta forma bajo impulsos de tensioacuten se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan baacutesicamente para proteger contactos moacuteviles de contactores reles interruptores ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energiacutea en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos evitando asiacute el deterioro de los mismos ademaacutes como proteccioacuten contra sobre tensiones y estabilizacioacuten de tensiones adaptacioacuten a aparatos de medida
Siacutembolo de la
VDR
Aspecto
fiacutesico
real de una VD
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
R
Se utilizan en su construccioacuten carburo de silicio oacutexido de zinc y oacutexido de titanio
Curva caracteriacutestica de la LDR Curva caracteriacutestica de la VDR
Curvas caracteriacutesticas de las resistencias dependientes de la temperatura
EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacioacuten de una corriente grande mediante una sentildeal muy pequentildea Existe una gran variedad de transistores En principio se explicaraacuten los bipolares Los siacutembolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes
Transistor NPN
Estructura de un
transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un
transistor PNP
Veremos mas adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP El nombre de estos hace referencia a su construccioacuten como semiconductor
1 FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 estaacute abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la laacutempara no se encenderaacute ya que toda la tensioacuten se encuentra entre Colector y Emisor (Figura 1)
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
Cuando se cierra el interruptor SW1 una intensidad muy pequentildea circularaacute por la Base Asiacute el transistor disminuiraacute su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasaraacute una intensidad muy grande haciendo que se encienda la laacutempara (Figura 2)
En general IE gt IC gt IB IE = IB + IC VCE = VCB + VBE
2 POLARIZACION DE UN TRANSISTOR Una polarizacioacuten correcta permite el funcionamiento de este componente No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP
Polarizacioacuten de un transistor NPN Polarizacioacuten de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unioacuten base - emisor se polariza directamente y la unioacuten base - colector inversamente
3 ZONAS DE TRABAJO CORTE- No circula intensidad por la Base por lo que la intensidad de Colector y Emisor tambieacuten es nula La tensioacuten entre Colector y Emisor es la de la bateriacutea El transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto
IB = IC = IE = 0 VCE = Vbat
SATURACION- Cuando por la Base circula una intensidad se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado De esta forma se puede decir que la tensioacuten de la bateriacutea se encuentra en la carga conectada en el Colector
IB IC Vbat = RC X IC
ACTIVA- Actuacutea como amplificador Puede dejar pasar maacutes o menos corriente
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacioacuten se dice que trabaja en conmutacioacuten En definitiva como si fuera un interruptor
La ganancia de corriente es un paraacutemetro tambieacuten importante para los transistores ya que relaciona la variacioacuten que sufre la corriente de colector para una variacioacuten de la corriente de base Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de caracteriacutesticas tambieacuten aparece con la denominacioacuten hFE Se expresa de la siguiente manera
β = IC IB
En resumen
Saturacioacuten
Corte
Activa
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
VCE asymp 0 asymp VCC
Variable
VRC asymp VCC
asymp 0 Variable
IC Maacutexima
= ICEO asymp 0
Variable
IB Variable
= 0 Variable
VBE asymp 08v
lt 07v
asymp 07v
Si pulsas aquiacute encontraraacutes la curva caracteriacutestica de un transistor con sus zonas de trabajo
Los encapsulados en los transistores dependen de la funcioacuten que realicen y la potencia que disipen asiacute nos encontramos con que los transistores de pequentildea sentildeal tienen un encapsulado de plaacutestico normalmente son los maacutes pequentildeos ( TO- 18 TO-39 TO-92 TO-226 ) los de mediana potencia son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metaacutelica que sirve para evacuar el calor disipado convenientemente refrigerado mediante radiador (TO-220 TO-218 TO-247) los de gran potencia son los que poseen una mayor dimensioacuten siendo el encapsulado enteramente metaacutelico Esto favorece en gran medida la evacuacioacuten del calor a traveacutes del mismo y un radiador (TO-3 TO-66 TO-123 TO-213)
Para conocer los encapsulados de los transistores maacutes utilizados en la actualidad pulsa aquiacute
Si tienes curiosidad por conocer el aspecto de los primeros transistores pulsa aquiacute
FET
Con los transistores bipolares observaacutebamos como una pequentildea corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensioacuten Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensioacuten aplicada a la entrada Caracteriacutesticas generales
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
Por el terminal de control no se absorbe corriente
Una sentildeal muy deacutebil puede controlar el componente
La tensioacuten de control se emplea para crear un campo eleacutectrico
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
Se empezaron a construir en la deacutecada de los 60 Existen dos tipos de transistores de efecto de campo los JFET (transistor de efecto de campo de unioacuten) y los MOSFET Los transistores MOS respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo que su aplicacioacuten maacutes frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales que se denominan Puerta (G Gate) Fuente (S Source) y Drenaje (D Drain) Seguacuten su construccioacuten pueden ser de canal P o de canal N Sus siacutembolos son los siguientes
Siacutembolo de un FET de canal N Siacutembolo de un FET de canal P
CURVA CARACTERIacuteSTICA
Los paraacutemetros que definen el funcionamiento de un FET se observan en la siguiente figura
Paraacutemetros de un FET de canal N Paraacutemetros de un FET de canal P
La curva caracteriacutestica del FET define con precisioacuten como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes
Zona lineal- El FET se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensioacuten VGS Zona de saturacioacuten- A diferencia de los transistores bipolares en esta zona el FET amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensioacuten que existe entre Puerta (G) y Fuente o surtidor (S) VGS Zona de corte- La intensidad de Drenador es nula
Para ver la curva caracteriacutestica de un transistor FET en Surtidor comuacuten pulsa aquiacute
Como en los transistores bipolares existen tres configuraciones tiacutepicas Surtidor comuacuten (SC) Drenador comuacuten (DC) y Puerta comuacuten (PC) La maacutes utilizada es la de surtidor comuacuten que es la equivalente a la de emisor comuacuten en los transistores bipolares
Las principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentra en la amplificacioacuten de sentildeales deacutebiles
Los encapsulados de los transistores de Efecto de Campo son iguales a los transistores bipolares si quieres verlos pulsa aquiacute
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
HOJAS DE CARACTERIacuteSTICAS DE LOS FET
En las hojas de caracteriacutesticas de los fabricantes de FETs encontraraacutes los siguientes paraacutemetros (los maacutes importantes)
VGS y VGD- son las tensiones inversas maacuteximas soportables por la unioacuten PN IG- corriente maacutexima que puede circular por la unioacuten puerta - surtidor cuando se polariza directamente PD- potencia total disipable por el componente IDSS- Corriente de saturacioacuten cuando VGS=0 IGSS- Corriente que circula por el circuito de puerta cuando la unioacuten puerta - surtidor se encuentra polarizado en sentido inverso
Subir
El RELE
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes un circuito electromagneacutetico (electroimaacuten) y un circuito de contactos al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar En la siguiente figura se puede ver su simbologiacutea asiacute como su constitucioacuten (rele de armadura)
Siacutembolo del releacute de un circuito
Siacutembolo del releacute de
dos circuitos
Partes de un releacute de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenoacutemeno electromagneacutetico Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magneacutetico que magnetiza un nuacutecleo de hierro dulce (ferrita) Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse Los siacutembolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos pero existen releacutes con un mayor nuacutemero de ellos
CARACTERISTICAS TECNICAS
Parte electromagneacutetica
Corriente de excitacioacuten- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el releacute Tensioacuten nominal- Tensioacuten de trabajo para la cual el releacute se activa Tensioacuten de trabajo- Margen entre la tensioacuten miacutenima y maacutexima garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo Consumo nominal de la bobina- Potencia que consume la bobina cuando el releacute estaacute excitado con la tensioacuten nominal a 20ordmC
Contactos o Parte mecaacutenica
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
Tensioacuten de conexioacuten- Tensioacuten entre contactos antes de cerrar o despueacutes de abrir Intensidad de conexioacuten- Intensidad maacutexima que un releacute puede conectar o desconectarlo Intensidad maacutexima de trabajo- Intensidad maacutexima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado
Los materiales con los que se fabrican los contactos son plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre niacutequel u oacutexido de cadmio El uso del material que se elija en su fabricacioacuten dependeraacute de su aplicacioacuten y vida uacutetil necesaria de los mismos
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimaacuten hace vascular la armadura al ser excitada cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado
DE NUacuteCLEO MOacuteVIL
Tienen un eacutembolo en lugar de la armadura Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades
Releacute
de armaduras
Releacute
de armaduras
Releacute
Reed
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Releacute
en encapsulado tipo
DIP
Aplicacioacuten de los rele
s como moacutedulos de
interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
Las aplicaciones de este tipo de componentes son muacuteltiples en electricidad en automatismos eleacutectricos control de motores industriales en electroacutenica sirven baacutesicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho se utilizan como interfaces para PC en interruptores crepusculares en alarmas en amplificadores
555
Es un circuito integrado bastante popular clasificado como de aplicacioacuten especiacutefica Su mayor aplicacioacuten es como temporizador generador de sentildeales modulacioacuten
El primer modelo aparecioacute en 1971 fabricado por Signetics Corporation como SE555NE555 con tecnologiacutea TTL posteriormente Motorola lo fabricoacute con tecnologiacutea CMOS con la denominacioacuten MC1455 Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominacioacuten caracteriacutestica de cada uno
Fabricante
Denominacioacuten
ECG Philips ECG 955M Exar XR-555
Fairchild
NE555
Harris
HA555
Intersil
SE555NE555
Lithic System
s
LC555
Motorola
MC1455MC1555
National
LM1455LM555C
NTE
Syl
NTE955M
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
vania
Raytheon
RM555RC555
RCA
CA555CA555C
Texas
Instruments
SN52555SN72555
DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555
La descripcioacuten de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8 el maacutes comuacuten aunque igualmente dicha disposicioacuten tambieacuten es vaacutelida para los SOIC-8
PATILLA 1- Masa(GND) En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentacioacuten
PATILLA 2- Entrada de disparo (Trigger) Es la entrada del circuito Por ella se introducen las sentildeales para excitarlo PATILLA 3- Salida (Output) Cuando estaacute activada proporciona una tensioacuten aproximadamente igual a la de alimentacioacuten PATILLA 4- Reset Permite la interrupcioacuten del ciclo de trabajo Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentacioacuten PATILLA 5- Tensioacuten de Control (Control Voltage) Esta tensioacuten debe ser 13 de la de alimentacioacuten Cuando no se usa se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra PATILLA 6- Umbral (Threshold) Esta tensioacuten debe ser 23 de la de alimentacioacuten Permite finalizar el ciclo de trabajo PATILLA 7- Descarga (Discharge) En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duracioacuten de la temporizacioacuten PATILLA 8- Alimentacioacuten (V+ o Vcc) Conexioacuten de la alimentacioacuten de 45 a 16v respecto de masa
Encapsulado
DIP-8 del 555
Esquema de bloque
s interno
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
del circuito integrado
ENCAPSULADOS
El encapsulado maacutes popular es el DIP-8 Existen otras versiones de 555 en DIP14 debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro su denominacioacuten es 556
Encapsulado DIP8 (pdf) Encapsulado para SMD SOIC-
8 Encapsulado DIP14 del
556(pdf) y SOIC14
APLICACIONES MAS USUALES
Quizaacutes la aplicacioacuten maacutes popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que seguacuten su disentildeo se pueden controlar desde microsegundos hasta horas pero tiene maacutes
aplicaciones y todas ellas muy importantes oscilador divisor de frecuencia modulador de frecuencia generador de sentildeales
Detector de oscuridad Alarma
con fotoceacutelula
Metroacutenomo Oscilador
Morse
Temporizado
r hasta 10
minutos
Sirena
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
bitona
l
Amplificador operacional 741
INTRODUCCION
Asiacute como el 555 el amplificador operacional es un circuito de gran popularidad debido a que por sus caracteristicas tiene una gran variedad de aplicaciones El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el maacutes comuacuten y el maacutes faacutecil de encontrar) el 741 construido por varios fabricantes El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general
Siacutembolo de los amplificadores
operacionales
Encapsulado baacutesico del 741
DESCRIPCIOacuteN DE LOS TERMINALES
PATILLA 1- OFFSET Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 2- - IN Entrada inversora Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja Las sentildeales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida PATILLA 3- + IN Entrada no inversora Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada PATILLA 4- V- Se aplica el terminal negativo de la alimentacioacuten
PATILLA 5- OFFSET Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional
PATILLA 6- OUTPUT Es la salida del amplificador operacional
PATILLA 7- V+ Se aplica el terminal positivo de la alimentacioacuten
PATILLA 8- NC Sin conexioacuten
CARACTERIacuteSTICAS TEacuteCNICAS BAacuteSICAS
Entre todas las caracteriacutesticas que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de componentes hallamos como maacutes importantes las siguientes
Ganancia en lazo abierto (A0)- Relacioacuten que existe entre la tensioacuten de salida y la tensioacuten de entrada cuando no se utiliza realimentacioacuten (puede alcanzar los 100000) Impedancia de entrada- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada Sus valores se dan en Megaohmios
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
Impedancia de salida- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios Tensioacuten de alimentacioacuten- En general se necesitan tensiones simeacutetricas
Tensioacuten de offset- La tensioacuten de salida deberiacutea ser nula cuando la tensioacuten de las entradas es cero esto no ocurre en los operacionales reales Se define la tensioacuten de offset como la tensioacuten que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensioacuten a la salida sea nula Frecuencia de transicioacuten- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia Al aumentar esta la ganancia disminuye Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda maacutes amplio Esto se consigue con la realimentacioacuten que es el modo de uso maacutes comuacuten con los amplificadores operacionales La frecuencia de transicioacuten del operacional es la unidad (0dB)
ENCAPSULADOS
Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el maacutes utilizado es el DIP-8 para un solo operacional pero tambieacuten podemos encontrarlos para DIP-14 seguacuten modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados Tambieacuten existe la versioacuten para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14
Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 (pdf)
Encapsulados DIP-14 y SOIC-14 (pdf)
APLICACIONES
Las aplicaciones de este dispositivo son muacuteltiples de entre las maacutes importantes se destacan filtros transformador de impedancias amplificadores mezcladores comparadores diferenciadores integradores Esta son las aplicaciones generales maacutes baacutesicas que corresponden con las configuraciones tiacutepicas de los amplificadores operacionales Si quieres ver los esquemas que corresponden a estas configuraciones pulsa en el botoacuten
Otras aplicaciones basadas en las configuraciones anteriores pero maacutes practicas pueden ser termoacutemetros preamplifcadores amplificadores filtros en fuentes de alimentacioacuten treacutemolos distorsionadores interruptores accionados por sonido interruptores crepusculares exposiacutemetros Si quieres ver esquemas praacutecticos de estas aplicaciones pulsa aquiacute
Transformador de impedancia
Amplificad
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
or inversor
Amplificador no inversor
Diferencial
Integrador
Sumador
Diferenciacioacuten analoacutegica
Filtro paso banda
Filtro
paso
altos
Filtro paso bajos
Interruptor crepuscular
Distorsionador para
guitarra
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
eleacutectrica
Generador de sonido de lluvia
Exposiacutemetro para
ampliadora de
fotografiacutea
Monitor de bateria para
automoacuteviles
OPTOACOPLADORES Tambieacuten se denominan optoaisladores o dispositivos de acoplamiento oacuteptico Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiacioacuten luminosa para pasar sentildeales de un circuito a otro sin conexioacuten eleacutectrica Fundamentalmente este dispositivo estaacute formado por una fuente emisora de luz y un fotosensor de silicio que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso
TIPOS
Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre siacute depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente Seguacuten esto tenemos los siguientes tipos
Fototransistor o line
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
al conmuta una variacioacuten de corriente de entrada en una variacioacuten de tensioacuten de salida Se utiliza en acoplamientos de liacuteneas telefoacutenicas perifeacutericos audio
Optotiristor Disentildeado para apli
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
caciones donde sea preciso un aislamiento entre una sentildeal loacutegica y la red
Optotriac Al igual que el optotiristor se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensioacuten a la red
En general pueden sustituir a releacutes ya que tienen una velocidad de conmutacioacuten mayor asiacute como la ausencia de rebotes
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
Siacutembolo del optotransistor Siacutembolo de un optotransistor en configuracioacuten Darlington
Siacutembolo de un optotransistor de encapsulado ranurado
Siacutembolo del Optotiristor Siacutembolo Optotriac
ENCAPSULADOS
El encapsulado varia en funcioacuten del tipo de optoacoplador y de su aplicacioacuten asiacute como del nuacutemero de unidades que se encuentren en su interior En el caso de optoacopladores sencillos la caacutepsula de tipo DIL suele tener 6 patillas siendo estos los maacutes utilizados (observa en la figura su construccioacuten interna) Los dobles tambieacuten de tipo DIL tienen 8 pines algunos pueden tener hasta cuatro unidades en caacutepsulas DIL de 16 patillas Normalmente los pines del elemento emisor estaacuten a un lado de la caacutepsula y los del sensor en el lado opuesto Existen unos encapsulados diferentes en los que fiacutesicamente se puede interrumpir el haz luminoso (usados para control de posicioacuten nordm de revoluciones cerraduras) De esta forma el encapsulado presenta una ranura entre el emisor y el receptor Se les denomina de caacutepsula ranurada o fotoceacutelulas de herradura
Optotransistor insertado en caacutepsula tipo DIL Dos tipos de optoacopladores de caacutepsulas
ranuradas
Aspecto de un encapsulado DIL de 6 patillas (pdf)
Encapsulados DIP-8 y DIP-14
FAMILIA 78XX Y 79XX
Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentacioacuten estabilizadas fiables ya sean fijas o regulables de una manera sencilla y sin complicaciones Son adaptables a diferentes tensiones de salida utilizando el regulador adecuado y modificando los componentes asociados en funcioacuten de la tensioacuten de trabajo En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida 5 6 8 12 15 18 20 24 voltios Todos pueden proporcionar una corriente maacutexima de 05A y si estaacuten convenientemente refrigerados hasta 1A Por norma general la tensioacuten del secundario del transformador debe ser como miacutenimo 3v superior a la tensioacuten nominal del regulador integrado
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7805
Esquema de una FA con un regulador de la familia 7905
Estos dos circuitos estaacuten disentildeados para obtener a la salida tensiones fijas (en este caso 5v)
Fuente de alimentacioacuten simeacutetrica 15+15v
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
Otra aplicacioacuten importante de este tipo de circuitos es como fuente de alimentacioacuten simeacutetrica muy utilizado con amplificadores operacionales
ENCAPSULADOS
El encapsulado que maacutes se utiliza es el TO-220 tanto para los 78XX como para los 79XX Para intensidades mayores de 1A se utiliza el encapsulado TO-3 aunque este es raro debido a que es maacutes caro y los anteriores se pueden adaptar para mayores intensidades mediante transistores Existe una versioacuten para SMD el D-PAK
TO-220 (pdf) D-PAK o D2PAK
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados son unidades funcionales completas Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la funcioacuten para los que esteacuten disentildeados Para ello seraacuten
necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos seriacutean muy grandes y ademaacutes estariacutean llenos de componentes Este tipo de dispositivos por su disentildeo
son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscoacutepica gran cantidad de componentes sobre todo semiconductores
No todos los componentes electroacutenicos se pueden integrar con la misma facilidad Como antes se indicoacute los semiconductores baacutesicamente los transistores y diodos presentan
menos problemas y menor costo en la integracioacuten Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste Por uacuteltimo las bobinas no se integran por la dificultad fiacutesica que entrantildean asiacute mismo ocurre con releacutes cristales de cuarzo displays transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podriacutean soportar una vez integrados
El proceso de fabricacioacuten de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemaacutetico
a) Disentildeo del circuito que se quiere integrar
b) Maacutescara integrada con los semiconductores necesarios seguacuten el disentildeo del circuito
c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips
d) Corte del microchip
e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes
f) Terminacioacuten del encapsulado
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
Bajo coste Debido a su integracioacuten es maacutes faacutecil almacenarlos por el espacio que ocupan Tienen un consumo energeacutetico inferior al de los circuitos anteriores Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamantildeo bastante maacutes pequentildeo Son maacutes fiables
Reducida potencia de salida Limitacioacuten en los voltajes de funcionamiento Dificultad en la integracioacuten de determinados componentes (bobinas resistencia y condensadores de valores considerables)
TIPOS DE TECNOLOGIacuteA EN LA FABRICACIOacuteN DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los disentildeadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integracioacuten esencialmente con el uso de transistores Esto determina las tecnologiacuteas de integracioacuten que actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integracioacuten los bipolares y los CMOS y sus variantes
ESCALAS DE INTEGRACION
Las escalas de integracioacuten hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados dichas escalas estaacuten normalizadas por los fabricantes
Escala de integracioacuten Nordm
componentes Aplicaciones tiacutepicas
SSI pequentildea escala de
integracioacuten
lt100 Puertas loacutegica y biestables
MSI
media escala de
integracioacuten
+100 y -
1000
Codificadores sumadores registros
LSI
gran
escala de
integracioacuten
+1000 y -100000
Circuitos
aritmeacuteticos complejos
memorias
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
VLSI Muy
alta escala de
integracioacuten
+100000 y -
106
Microprocesadores
memorias microcontroladores
ULSI Ultr
a alta escala de
integracioacuten
+ 10
6 Procesadores digitales y microprocesadores
avanzados
CLASIFICACIOacuteN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIOacuteN
Circuitos de aplicacioacuten especifica circuitos disentildeados para una funcioacuten concreta (tarjeta de sonido de video amplificadores temporizadores reguladores) Circuitos de propoacutesito general aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores familia 74XX y 40XX) Circuitos programables presentan caracteriacutesticas intermedias a los anteriores (Dispositivos Loacutegicos Programables (PLD) Arrays de Puertas Programables (FPGA)
ENCAPSULADOS
Encapsulado DIP o
Encapsulado
flat-pac
Encapsulado
SOIC
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
DIL (Dual In Line)
k (Smal
l Outline Integrated
Circuit)
Encapsulado PLCC (Plastic Lea
d Chip
Carrier)
Encapsulado LCCC (
Leaded Ceramic
Chip
Carrier)
Encapsulado SIP
ENCAPSULADO DIP o DIL- Este es el encapsulado maacutes empleado en montaje por taladro pasante en placa Este puede ser ceraacutemico (marroacuten) o de plaacutestico (negro) Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen en los circuitos integrados es de vital importancia este dato asiacute en este tipo el estaacutendar se establece en 01 pulgadas (254mm) Se suelen fabricar a partir de 4 6 8 14 16 22 24 28 32 40 48 64 patillas estos son los que maacutes se utilizan Otra norma que tambieacuten suele cumplirse se refiere a la identificacioacuten de la numeracioacuten de las patillas o pines la patilla nuacutemero uno se encuentra en un extremo sentildealada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeracioacuten en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj) mirando al integrada desde arriba Por regla general en todos los encapsulados aparece la denominacioacuten del integrado asiacute como los coacutedigos particulares de cada fabricante
ENCAPSULADO FLAT-PACK- se disentildean para ser soldados en maacutequinas automaacuteticas o semiautomaacuteticas ya que por la disposicioacuten de sus patillas se pueden soldar por puntos El material con el que se fabrican es ceraacutemico La numeracioacuten de sus patillas es exactamente igual al anterior Sus terminales tienen forma de ala de gaviota La distancia entre patillas es de 127mm la mitad que en los DIP
ENCAPSULADO SOIC- Circuito integrado de pequentildeo contorno Son los maacutes populares en los circuitos de loacutegica combinacional tanto en TTL como en CMOS Tambieacuten la terminacioacuten de las patillas es en forma de ala de gaviota Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso en un aacuterea denominada footprint La distancia entre patillas es de 127mm (005) La numeracioacuten de los pines es exactamente igual a los casos anteriores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
ENCAPSULADO PLCC- Se emplea en teacutecnicas de montaje superficial pero generalmente montados en zoacutecalos esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difiacutecil de verificar con garantiacuteas Esto permite su uso en teacutecnicas de montaje convencional Se fabrican en material plaacutestico En este caso la numeracioacuten de sus patillas variacutea respecto de los anteriores El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado que coincide con el lado de la caacutepsula que acaba en chaflaacuten y siguiendo en sentido antihorario La distancia entre terminales es de 127mm
ENCAPSULADO LCC- Al igual que el anterior se monta en zoacutecalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante Se fabrica en material ceraacutemico y la distancia entre terminales es ceraacutemico
Los encapsulados que aparecen en este tema son los maacutes importantes y los maacutes utilizados Como es loacutegico esta es una pequentildea seleccioacuten de la infinidad de tipos de caacutepsulas que existen Si pulsas en el siguiente botoacuten veraacutes una clasificacioacuten de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma fiacutesica y disposicioacuten de patillaje asiacute como al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD)
Montaje convencional Montaje Superficial
DISPOSITIVOS DE POTENCIA
1 El Tiristor
2 El Transistor UJT
3 El Diac
4 El Triac
1 El Tiristor
Es un dispositivo electroacutenico que tiene dos estados de funcionamiento conduccioacuten y bloqueo Posee tres terminales Anodo (A) Caacutetodo(K) y puerta (G)
Siacutembolo del tiristor Estructura interna del tiristor
La conduccioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es controlada por el terminal de puerta Se dice que es un dispositivo unidireccional debido a que el sentido de la corriente es uacutenico
CURVA CARACTERIacuteSTICA
La interpretacioacuten directa de la curva caracteriacutestica del tiristor nos dice lo siguiente cuando la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo es cero la intensidad de aacutenodo tambieacuten lo es Hasta que no se alcance la tensioacuten de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara Cuando se alcanza dicha tensioacuten se percibe un aumento de la intensidad en el aacutenodo (IA) disminuye la tensioacuten entre aacutenodo y caacutetodo comportaacutendose asiacute como un diodo polarizado directamente
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensioacuten de bloqueo seraacute necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1 IG2 IG3 IG4) ya que de esta forma se modifica la tensioacuten de cebado de este
Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva
Cuando se polariza inversamente se observa una deacutebil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensioacuten inversa maacutexima que provoca la destruccioacuten del mismo
APLICACIONES
En amplificacioacuten se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutacioacuten Tambieacuten se utilizan como releacutes estaacuteticos rectificadores controlados inversores y onduladores interruptores
ENCAPSULADOS
Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que seraacute capaz de disipar En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacioacuten es diverso aquiacute aparecen los maacutes importantes
T0 200AB TO 200AC d2pak
TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC
TO 220AB TO 208AC (TO 65)
TO 209 AB (TO 93)
2 El transistor uniunioacuten (UJT)
Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2) En un punto de la barra maacutes proacuteximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor
Siacutembolo de un UJ
Circuito equivalente
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
T de
de un
transistor uniunioacuten tipo N
Cuando se polariza el transistor la barra actuacutea como un divisor de tensioacuten apareciendo una VEB1 de 04 a 08v Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente Observa el circuito equivalente
Observando el circuito de polarizacioacuten de la figura se advierte que al ir aumentando la tensioacuten Vee la unioacuten E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente Si la tensioacuten Vee es cero con un valor determinado de Vbb circularaacute una corriente entre bases que originaraacute un potencial interno en el caacutetodo del diodo (Vk) Si en este caso aumentamos la tensioacuten Vee y se superan los 07v en la unioacuten E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminucioacuten de RB1 por lo tanto un aumento de VBE1 En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conduccioacuten alcanzando previamente la VEB1 la tensioacuten de pico (Vp) Para desactivar el transistor hay que reducir IE hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv)De lo anterior se deduce que la tensioacuten de activacioacuten Vp se alcanza antes o despueacutes dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensioacuten entre bases VBB
APLICACIONES
Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de aacutengulo de encendido de tiristores
El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unioacuten
3 EL DIAC
Es un componente electroacutenico que estaacute preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales por ello se le denomina bidireccional siempre que se llegue a su tensioacuten de cebado o de disparo(30v aproximadamente dependiendo del modelo)
Siacutembolo del diac Estructura interna de un diac
Hasta que la tensioacuten aplicada entre sus extremos supera la tensioacuten de disparo VBO la intensidad que circula por el componente es muy pequentildea Al superar dicha tensioacuten la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo como consecuencia la tensioacuten anterior
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores
La aplicacioacuten maacutes conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga
Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unioacuten o de zener
4 EL TRIAC
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento bloqueo y conduccioacuten Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso por ello al igual que el diac es un dispositivo bidireccional Conduce entre los dos aacutenodos (A1 y A2) cuando se aplica una sentildeal a la puerta (G) Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo Al igual que el tiristor el paso de bloqueo al de conduccioacuten se realiza por la aplicacioacuten de un impulso de corriente en la puerta y el paso del estado de conduccioacuten al de bloqueo por la disminucioacuten de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH) Estaacute formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura
Siacutembolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac
La aplicacioacuten de los triacs a diferencia de los tiristores se encuentra baacutesicamente en corriente alterna Su curva caracteriacutestica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes Esto es debido a su bidireccionalidad
La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga en corriente alterna El encapsulado del triac es ideacutentico al de los tiristores