ELECTRONICAANALGICADIGITALSolo 2 valoresCualquiervalor

ELECTRNICA ANALGICASEMICONDUCTORESCOMPONENTES ELECTRONICOSBLOQUES FUNCIONALES

SEMICONDUCTORESUnin P-NEl tomoBandas de energaEl semiconductorLa circulacin de corriente

El tomoNp = n protonesncleoNe = n electronesperiferialtima = rbita de valenciaEnlaces = f(rbita de valencia)Los electrones estn distribuidos en rbitas de distinta energaPara pasar de una a otra un electrn ha de absorber o liberar la siguiente energa:E = hv h= constante de Plankv = frecuencia de radiacinCarga del tomoDistribucin de electrones

Cada rbita de electrones constituye una banda energtica en la que pueden estar los electrones. Entre las distintas rbitas hay bandas energticas en las que no pueden estar los electrones.B. conduccinB. prohibidaB. valenciaIntervalo energtico donde estn los electrones de la ltima rbitaEnerga que ha de adquirir un electrn de la banda de valencia para poder moverse libremente por el materialIntervalo energtico donde estn aquellos electrones que pueden moverse librementeB. conduccinB. valencia

El semiconductor IB. prohibida

El semiconductor IItomo de SiElectrn de valenciaEnlace covalente

El semiconductor III + energaTrmicaLuminosaElctricaEtc.Nmero electrones=Numero de huecosElectrnlibreHueco Parelectrn-huecoRUPTURAEnerga

El semiconductor IVArsnicoAntimonioFsforoEtc.tomo con 5 electrones de valenciaAluminioBoroGalioEtc.tomo con 3 electrones de valenciaTipo NTipo PN de portadores = N de impurezas

V+V-

La circulacin tiene lugar en la banda de valenciaV+V-

V+V+V+V-V-V-

PNmayoritariosminoritarios

MUCHOSPNPNMUCHOSPNPN

Al juntarse un y un desaparecen ambos, apareciendo la zona despobladaPNPNZonadespo-blada

Fuerza de la barrera de potencial

Fuerza de difusinPNLa barrera de potencial se opone al paso de y Impureza con 3 electronesImpureza con 5 electronesEQUILIBRIO

Los minoritarios NO circulanPNVPara que circulen los portadores mayoritarios ha de ser V > la tensin de la Barrera de Potencial

Los mayoritarios NO circulan, SE REAGRUPAN.Solo hay corriente de minoritariosD = f(V)PNVD

PNVdEl ancho de la zona despoblada se modifica con el valor de V

I = I0*(exp(V/n*VT) -1)VT = KT/q

I0 = corriente inversa de saturacinq = carga del electrn: 1,6*10-19 culombiosK = constante de Boltzman: 1,36*10-23 J/KT = Temperatura en grados Kelvinn = constante emprica ( 1-germanio; 2-silicio)

COMPONENTESEl diodo idealDiodos realesEl diodo de unin P-NEl diodo zenerEl fotodiodoEl LEDEl OptoacopladorLa funcin transistorEl transistor bipolarTransistores de efecto de campo-JFET-MOSFET

DIODOSTRANSISTORES

IVIVSmboloPOLARIZACIN DIRECTA

R = 0Puede circular cualquier corrientePOLARIZACIN INVERSA

R = No hay corriente8

OTROS DIODOS

De GasDe SelenioDe xido de cobreDe Puntas de contactoDe Unin P-NDiodo de vaco

IVVC = 0,7 en el SiVR = Tensin de rupturaCurva realAproximacin

El diodo zener est diseado para trabajar en la zona de ruptura, siempre que no se sobrepase su intensidad mxima.

Existen en el mercado diodos zener con diversas tensiones de funcionamiento.

Circuito tpico de regulacin con zenerVZVRsRLEl zener impide que la tensin en la resistencia de carga RL supere el valor de su tensin nominal.El zener no puede impedir que la tensin baje por debajo de su tensin nominal.La regulacin la consigue absorbiendo ms o menos corriente, en funcin de las caractersticas del circuito. La diferencia de tensin entre la alimentacin y la carga se va a RSVIVZIzmx

En polarizacin directa se comporta como un diodo normal.En polarizacin inversa slo conduce cuando le incide luz.Al incidir la luz se rompen muchos enlaces y por tanto se incrementa el nmero de minoritarios que son los responsables de la corriente inversa.

Display de 7 segmentosLight Emitting Diode

VRLIVRLILa ventaja fundamental de un optoacoplador es el aislamiento elctrico entre el circuito de entrada y el de salida. El nico contacto que hay es un haz de luz.

Acta como un interruptorSe usa en electrnica digital (ordenadores, etc)Amplifica la seal de entradaSe usa tanto en analgica como en digitalentradasalida3 terminales

NNPEBCSmboloEstructuraEBCNPPEBCSmboloEstructuraEBCNPNPNPEl transistor bipolar sustituy con xito a las vlvulas de vaco.Sus principales ventajas son: ms pequeo, ms barato, ms fiable, menos consumo y mayor tiempo de vida.Ha sido desplazado por los FET en la mayor parte de las aplicaciones de electrnica digital, pero sigue siendo competitivo en amplificacin y en alta velocidad de conmutacin.

EBCNPNAl estar polarizada directa-mente la unin B-E, el E inyecta electrones libres en la base.Al llegar los electrones del E a la B son arrastrados, la ma-yora, al C, debido a la polari-zacin inversa de la unin C-B y a que la base es estrecha y est poco dopada. Solo unos pocos forman la corriente de B-E, mucho ms pequea que la de E-C.En definitiva la polarizacin B-E, gobierna la corriente en-tre E-C.La relacin entre las corrien-tes de B y C determinan la ga-nancia del transistor.Existen en el transistor otras corrientes menos importantes que no estn reflejadas en este grfico.aislanteaislanteaislante

CURVAS DE SALIDACircuito tpico de amplificacin con un transistor

El transistor bipolar es un dispositivo no lineal. Pero cuando trabaja en pequea seal su comportamiento es aproximadamente lineal.Existen diversos circuitos que representan bien el comportamiento lineal del transistor, los cuales permiten resolver los circuitos con transistores mediante la Teora de Circuitos.Uno de los ms usados es el modelo simplificado de parmetros H en emisor comn, que se representa a continuacin:

FET: Field Effect TransistorFETJFETMOSFETCanal nCanal nCanal nCanal pCanal pCanal pEl FET es un dispositivo controlado en VSe denominan transistores unipolares porque tienen un solo portador de cargaTienen una gran impedancia de entradaProducen poco ruidoOcupan poco espacioTienen problemas a altas frecuenciasacumulacindespoblamiento

S GDCanal NGDS PNNS GDCanal PGDS El JFET, al contrario que el bipolar, tiene la unin G-S polarizada en inverso. Esto determina que la corriente de entrada sea mucho ms pequea. Es tanto como decir que es un dispositivo con una gran impedancia de entrada.El surtidor emite los portadores de carga y el drenador los recibe.La polarizacin inversa de puerta permite hacer el canal ms ancho o ms estrecho.

AcumulacinSDGNNPaislanteconductorSSDDGGCanal NCanal PEn el Mosfet de acumulacin no existe inicialmente canal. Este se crea mediante la polarizacin de puerta surtidor. En el de canal N esta polarizacin es positiva y en el de canal P es negativa.

DespoblamientoSDGNNPaislanteconductorSSDDGGCanal NCanal PEn el Mosfet de despoblamiento existe canal inicial. Esto permite dos tipos de polarizacin en puerta (+ y - ). Con polarizacin positiva se incrementa el canal. Con polarizacin negativa se disminuye.

RectificadoresFiltrosAmplificadoresRealimentacinOperacionalGeneradores de seal

VtvariacinCmo?C.A.C.C.RedTransformadorRectificadorFiltroReguladorCircuitos analgicos

Circuitos analgicosMedia OndaOnda CompletaSon los que se usan enla prcticaPoco inters prctico

En el semiciclopositivo si hay corrienteEn el semiciclonegativo no hay corrienteRectificador de media onda+-+-125/220125/220Circuitos analgicos

El puente de diodos est constituido por cuatro diodos encapsulados juntos.El transformador deber tener la relacin de transformacin adecuada a latensin continua que se desee.Rectificador de onda completaCircuitos analgicos

FiltrosCircuitos analgicosSon circuitos electrnicosque permiten seleccionar,atenuar o eliminar sealesde una determinadafrecuencia.=

Tipos Bsicos de FiltrosCircuitos analgicos

CUESTIN PREVIACircuitos analgicosCuando una seal pasa por un circuito, la seal desalida se obtiene multiplicando la seal de entradapor la funcin de transferencia o respuesta delcircuito.

Cmo acta un filtro?Circuitos analgicos

Descomposicin de sealesCircuitos analgicosCualquier sealse puededescomponer en lasuma de una sealcontinua y unconjunto de sealessenoidalesFourierSeriesTransformada=

Ejemplo de descomposicin de una seal peridicaCircuitos analgicos=++++

Filtros + Descomposicin de SealesCircuitos analgicosRectificadorExtraer una sealde una determinadafrecuencia.

Filtros + Descomposicin de SealesCircuitos analgicosFiltroPaso-AltoFiltroPaso-BajoModificar las caractersticas de una seal.

SS= A SeGV Ganancia en tensinGI Ganancia en intensidad

Esquema BsicoCircuitos analgicosSeal deEntradaV ISeal deSalidaV IGANANCIAA

Ze - Impedancia de entradaZs - Impedancia de salidaEsquema BsicoCircuitos analgicosOtros ParmetrosImportantesLos amplificadores son circuitos bsicos en la transmisinde seales electrnicas, pues permiten elevar el nivel de lasmismas, bien para transmitirlas o bien para recuperarseales con unos niveles muy bajos de tensin.

Cadena de AmplificacinCircuitos analgicosTransductorde entradaTransductorde salidaAunque la seal que manejan los amplificadores es electrnica,las seales inicial y final pueden ser cualquier tipo de seal fsica(presin, temperatura, humedad, ptica, etc.). Los transductoresse encargan de hacer las correspondientes conversiones. Estopermite usar la electrnica en el procesamiento de cualquiermagnitud fsica.Pueden colocarse tantos ampli-ficadores como sea necesario

Adaptacin de impedanciasCircuitos analgicosTransductorde entradaTransductorde salidaZs1 = Ze2

ConceptoCircuitos analgicosConsiste en combinar una muestra de la seal desalida de un proceso con la entrada, para modificarlas caractersticas del proceso en la forma deseada

Ejemplo de Sistema RealimentadoCircuitos analgicosMando adistanciaGRUAPosicin dela carretilla3 piso

Circuito BsicoCircuitos analgicos

AnlisisCircuitos analgicosSs = Se ASs = (Se - BSs) A A1 + A BSsSe=Caracterstica detransferencia del sistema Ar=

Tipos de RealimentacinCircuitos analgicosNEGATIVAAr < A

Tipos de RealimentacinCircuitos analgicosPOSITIVAAr > A

Tipos de RealimentacinCircuitos analgicosOSCILADORESAr = AEl sistema puede proporcionar una seal de salida sintener seal de entradaInteresa esta realimentacin para los generadores deseal. Se usa en los osciladores.

Amplificador OperacionalCircuitos analgicos

Usos del Amplificador OperacionalCircuitos analgicosVe

Tipos de GeneradoresCircuitos analgicosSeal de entradaOsciladorSeal de salidasenoidal

MultivibradoresCircuitos analgicosAestableEl circuito bascula solo del nivel bajoal alto, y viceversa.Pueden regularse los tiempos en ambos estados.No tiene ningn estado estable.

MultivibradoresCircuitos analgicosEl circuito slo cambia de un estado alotro.Para salir del segundo estado precisauna seal externa.Tiene un solo estado estable.MonoestableSeales de Cambio

MultivibradoresCircuitos analgicosPara salir de cualquiera de los dosestados precisa una seal externa.Tiene dos estados estables.BiestableSeales de Cambio

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