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RESISTENCIA Es un componente pasivo, es decir no genera intensidad ni tensión en un circuito. Su comportamiento se rige por la ley de Ohm. Su valor lo conocemos por el código de colores, también puede ir impreso en cuerpo de la resistencia directamente. Una vez fabricadas su valor es fijo. SIMBOLOS UNIDAD CARACTERISTICAS TÉCNICAS GENERALES A) Resistencia nominal.- Es el valor teórico esperado al acabar el proceso de fabricación. B) Tolerancia.- Diferencia entre las desviaciones superior e inferior . Se da en tanto por ciento. Nos da una idea de la precisión 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 más precisa. C) Potencia nominal.- Potencia que el elemento puede disipar de manera continua sin sufrir deterioro. Los valores normalizados más utilizados son : 1/8, 1/4, 1/2, 1, 2..... TIPOS DE RESISTENCIAS Fijos.- 1. Aglomeradas.

Resist en CIA

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Page 1: Resist en CIA

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

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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

Page 2: Resist en CIA

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

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a de

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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

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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

Page 3: Resist en CIA

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

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a de

tens

ioacuten

de

06

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07

V

El

valo

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resi

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seri

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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

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eleacutec

tric

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nte

y

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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

Page 4: Resist en CIA

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

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resi

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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

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de

con

mut

acioacute

n o

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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

Page 5: Resist en CIA

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

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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

Page 6: Resist en CIA

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

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ioacuten

de

06

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El

valo

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cia

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muy

bajo

Se

co

mp

ort

a

co

mo

un

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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

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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

Page 7: Resist en CIA

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

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ioacuten

de

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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

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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

Page 8: Resist en CIA

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

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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

Page 9: Resist en CIA

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

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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

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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

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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

Page 10: Resist en CIA

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

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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

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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

Page 11: Resist en CIA

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

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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

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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

Page 12: Resist en CIA

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

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a de

tens

ioacuten

de

06

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07

V

El

valo

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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

Page 13: Resist en CIA

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

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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

Page 14: Resist en CIA

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

Page 15: Resist en CIA

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

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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

Page 16: Resist en CIA

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

Page 17: Resist en CIA

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

Page 18: Resist en CIA

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

Page 19: Resist en CIA

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

Page 20: Resist en CIA

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

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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

Page 21: Resist en CIA

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

Page 22: Resist en CIA

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

Page 23: Resist en CIA

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

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de

con

mut

acioacute

n o

de

cont

rol

gob

ern

ado

eleacutec

tric

ame

nte

y

teni

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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

Page 24: Resist en CIA

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

Page 25: Resist en CIA

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

Page 26: Resist en CIA

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

Page 27: Resist en CIA

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

Page 28: Resist en CIA

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

Page 29: Resist en CIA

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

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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

Page 30: Resist en CIA

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

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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

Page 31: Resist en CIA

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

Page 32: Resist en CIA

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

Page 33: Resist en CIA

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

Page 34: Resist en CIA

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

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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

Page 35: Resist en CIA

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

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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

Page 36: Resist en CIA

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

Page 37: Resist en CIA

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

Page 38: Resist en CIA

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

Page 39: Resist en CIA

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

Page 40: Resist en CIA

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

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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

Page 41: Resist en CIA

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

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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

Page 42: Resist en CIA

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

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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

Page 43: Resist en CIA

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

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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

Page 44: Resist en CIA

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

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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

Page 45: Resist en CIA

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

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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

Page 46: Resist en CIA

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

Page 47: Resist en CIA

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

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radi

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R Dis

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de

con

mut

acioacute

n o

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efec

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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

Page 48: Resist en CIA

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

Page 49: Resist en CIA

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

Page 50: Resist en CIA

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

Page 51: Resist en CIA

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

Page 52: Resist en CIA

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

Page 53: Resist en CIA

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

Page 54: Resist en CIA

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

Page 55: Resist en CIA

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

Page 56: Resist en CIA

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

Page 57: Resist en CIA

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

Page 58: Resist en CIA

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

Page 59: Resist en CIA

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

Page 60: Resist en CIA

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

Page 61: Resist en CIA

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

Page 62: Resist en CIA

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

Page 63: Resist en CIA

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

Page 64: Resist en CIA

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

Page 65: Resist en CIA

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

Page 66: Resist en CIA

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

Page 67: Resist en CIA

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

Page 68: Resist en CIA

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

Page 69: Resist en CIA

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

Page 70: Resist en CIA

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

Page 71: Resist en CIA

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

Page 72: Resist en CIA

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

Page 73: Resist en CIA

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

Page 74: Resist en CIA

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

Page 75: Resist en CIA

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

Page 76: Resist en CIA

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

Page 77: Resist en CIA

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