Sesion 1. Fundamentos Generales

Fundamentos de ElectrónicaSesión 1- Repaso

Ing. María Elena Pareja V.

Introducción al Curso• Requisitos

– Asistencia a labores 70%

– Asistencia a Laboratorios 100%

• Evaluaciones

– 2 Practicas

– 2 Exámenes

– Laboratorio

– Otras Notas

• Contenido

– Syllabus

• Pagina del Curso

• www.mepv.net

Ing. E. Pareja. 2

Evaluación

Nota final = 30%EP +30%EF + 20%PP + 20%NL

• EP = Examen Parcial

• EF = Examen Final

• PP = Promedio de Practicas

• NL = Nota Laboratorio

• ON =Otras notas: intervenciones orales, asistencia, trabajo en equipo, puntualidad, responsabilidad. (se considera dentro de las notas de practicas y laboratorio)

3Ing. E Pareja.

Contenidos Curso - Propuesta

1. Semiconductores

- Propiedades físico-químicas de los semiconductores.

- Enlaces.

- Bandas de energía.

- Conducción.

- Semiconductores intrínsecos y extrínsecos.

2. Unión PN

- Diodo semiconductor.

- Funcionamiento de un diodo semiconductor.

- Polarización del diodo semiconductor.

- Curvas características.

- Diodo LED.

- Diodo Zener.

- Funcionamiento y curvas características del diodo Zener.

4Ing. E Pareja.

3. Transistores

- El transistor bipolar.

- Funcionamiento del transistor.

- Polarización del transistor bipolar.

- Cálculo de la recta de carga.

- El Transistor bipolar como amplificador.

- Ganancia en tensión y ganancia en corriente.

4. Tipos de transistores

- El transistor de efecto de campo.

- Transistor FET.

- El transistor MOS.

5. Tiristores

- Tiristor.

- Diac.

- Triac.

5Ing. E Pareja.

6. Rectificadores

- Rectificador de media onda.

- Rectificador de onda completa.

7. Amplificadores

- Clasificación de los amplificadores.

- Parámetros de los amplificadores.

- Estudio de un amplificador de una etapa.

8. Amplificador operacional

- Montajes básicos con amplificadores operacionales.

- El amplificador operacional como integrador.

- El amplificador operacional como diferenciador.

- El amplificador operacional como generador de señal.

6Ing. E Pareja.

9. Electrónica digital

- Álgebra de Boole.

- Funciones elementales.

- Simplificación de funciones.

- Códigos de numeración.

10. Familias lógicas

- TTL y CMOS. Características fundamentales.

- Circuitos de combinación.

- Semisumador.

- Sumador.

- Comparadores.

- Decodificador.

- Codificadores.

- Multiplexores.

7Ing. E Pareja.

Bibliografía

• Principios de Electrónica

Albert Paul Malvino

• Electrónica Teoría y Circuitos

Robert L Boylestad – Louis Nashelsky

• Diapositivas – Docente

• Internet

8Ing. E Pareja.

Ing. E. Pareja. 9

www.mepv.netEscoger Fundamentos de Electronica

Ing. E. Pareja. 10

www.mepv.net/moodle

Escoger el curso de Fundamentos

Entrar como invitado (guest)Con la clave que se les dio en clase

La Electrónica

• Ciencia que interviene en un gran número de técnicas.

• Con la aparición de los ordenadores y la posibilidad de realizar operaciones binarias mediante circuitos electrónicos .

• Electrónica analógica y la Electrónica digital.

• Vivimos una época que está marcada por la electrónica, en nuestro entorno doméstico y profesional hay gran cantidad de aparatos electrónicos: teléfonos, radio, televisión, ordenadores, etc.

• “Fundamentos de Electrónica”, indica este carácter general de la materia.

11Ing. E Pareja.

Corriente eléctrica

La corriente eléctrica I es la tasa

del flujo de carga Q a través de

una sección transversal A en

una unidad de tiempo t.

QI

t

1C1 A

1 s

Un ampere A es la carga que fluye a la tasa de un

coulomb por segundo.

A+

-

Alambre

+Q

t

12Ing. E Pareja.

Conductor: Material en el cual algunas de las partículas cargadas

(portadores de carga) se pueden mover libremente.

Corriente eléctrica

Flujo de cargas

eléctricas que, por

unidad de tiempo,

atraviesan un área

transversal

dt

dqI

Unidad: Amperio

1A = 1C/s

13Ing. E Pareja.

Fuerza electromotrizUna fuente de fuerza electromotriz (fem) es un

dispositivo que usa energía química, mecánica u

otra para proporcionar la diferencia de potencial

necesaria para corriente eléctrica.

Líneas de

transmisión

Batería Generador eólico

14Ing. E Pareja.

Analogía de agua para FEMPresión

baja

BombaAgua

Presión

alta

VálvulaFlujo

de agua

Constricción

Fuente de

FEM

ResistorPotencial

alto

Potencial

bajo

Interruptor

E

RI

+ -

La fuente de fem (bomba) proporciona el voltaje

(presión) para forzar electrones (agua) a través de

una resistencia eléctrica (constricción estrecha).

15Ing. E Pareja.

Símbolos de circuito eléctrico

Con frecuencia, los circuitos eléctricos contienen

uno o más resistores agrupados y unidos a una

fuente de energía, como una batería.

Con frecuencia se usan los siguientes símbolos:

+ - + -- + - + -

Tierra Batería

-+

Resistor

16Ing. E Pareja.

Resistencia eléctricaSuponga que se aplica una diferencia de potencial constante

de 4 V a los extremos de barras geométricamente similares

de, por decir, acero, cobre y vidrio.

4 V 4 V 4 V

Acero Cobre Vidrio

Is Ic Ig

La corriente en el vidrio es mucho menor para el acero o el

hierro, lo que sugiere una propiedad de los materiales llamada

resistencia eléctrica R.

17Ing. E Pareja.

Ley de OhmLa ley de Ohm afirma que la corriente I a través de un

conductor dado es directamente proporcional a la

diferencia de potencial V entre sus puntos extremos.

La ley de Ohm permite definir la resistencia R y escribir las

siguientes formas de la ley:

; ; V V

I V IR RR I

VIOhm deLey

18Ing. E Pareja.

Ejemplo Cuando una batería de 3 V se conecta a una lámpara, se observa una corriente de 6 mA. ¿Cuál es la

resistencia del filamento de la luz?

Fuente de

FEM

R

I

+ -

V = 3 V

6mA

3.0 V

0.006 A

VR

I

R = 500 W

La unidad SI para la resistencia

eléctrica es el ohm, W:

1 V1

1 AW

19Ing. E Pareja.

AmperímetroVoltímetro ReóstatoFuente de

FEM

Reóstato

A

Símbolos de circuito de laboratorio

V fem

-

+

20Ing. E Pareja.

Potencia eléctricaLa potencia eléctrica P es la tasa a la que se gasta la

energía eléctrica, o trabajo por unidad de tiempo.

V q

V

Para cargar C: Trabajo = qV

Sustituya q = It , entonces:

P = VI

I

t

qI

t

qV

t

TrabajoP e

21Ing. E Pareja.

Cálculo de potencia

Al usar la ley de Ohm, se puede encontrar la

potencia eléctrica a partir de cualquier par de los

siguientes parámetros: corriente I, voltaje V y

resistencia R.

Ley de Ohm: V = IR

22; ;

VP VI P I R P

R

22Ing. E Pareja.

Ejemplo Una herramienta se clasifica en 9 A cuando se usa con un circuito que proporciona 120 V. ¿Qué potencia se usa para operar

esta herramienta?

P = VI = (120 V)(9 A) P = 1080 W

Ejemplo Un calentador de 500 W extrae una corriente de 10 A. ¿Cuál es la resistencia?

R = 5.00 W2

2 2

500 W;

(10 A)

PP I R R

I

23Ing. E Pareja.

Resumen de fórmulas

QI

t

1C1 A

1 s

Corriente

eléctrica:

; ; V V

I V IR RR I

Ley de Ohm

ampere 1

volt1ohm 1aResistenci

24Ing. E Pareja.

Resumen (Cont.)

22; ;

VP VI P I R P

R

Potencia Eléctrica P:

25Ing. E Pareja.

Asociación de ResistenciasLa resistencia equivalente de una combinación de resistencias es el

valor de una única resistencia que, reemplazada por la combinación,

produce el mismo efecto externo.

I

VReq

V: ddp entre los extremos de la asociación

I: corriente a través de la combinación

Asociación en serie Asociación en paralelo

i

ieq RR i

ieq R

1

R

1

26Ing. E Pareja.

Circuitos de una sola Malla

Leyes de Kirchoff: Son útiles para encontrar las corrientes que

circulan por las diferentes partes de un circuito o las caídas de

potencial que existen entre dos puntos determinados de dicho circuito.

Conceptos previos

Nudo: Intersección de tres o más conductores.

Malla: Todo recorrido cerrado en un circuito.

Rama: Es un elemento o grupo de elementos conectados entre dos nudos.

27Ing. E Pareja.

I2

Ley de Kirchhoff de las corrientes (LKC): En cualquier

instante, la suma algebraica de todas las corrientes que

concurren en un nudo es cero.

I1 I3

0III 321

Corrientes que salen del nudo (+)

Corrientes que entran en el nudo (-)

Convenio

0I

28Ing. E Pareja.

Ley de Kirchoff de los voltajes (LKV): La suma algebraica

de todas las caídas de tensión a lo largo de una malla debe

ser nula en cualquier instante.

Caída de tensión V12=V1-V2:

Convenio

I

1 2

1 2

En una resistencia hay una caída de

tensión positiva en el sentido de la

corriente (V12>0)

En una batería hay una caída de tensión

positiva en el sentido del terminal positivo

al negativo, independientemente del

sentido de la corriente (V12>0)

0V

29Ing. E Pareja.

Ejemplo. Hallar las corrientes del circuito

Ing. E Pareja. 30

Ing. E Pareja. 31

A

Circuito Abierto y Corto CircuitoCircuito abierto: Es una rama de un circuito por la que no circula

corriente.

B

r IVAB

r

R

0

ABV

Cortocircuito: Es un recorrido de muy baja resistencia (idealmente R=0)

entre dos puntos de un circuito.

r

R

CO

RT

OC

IRC

UIT

O A

B

0VAB

32Ing. E Pareja.

Potencia. Ley de Joule1.- Energía disipada en una resistencia

RIP 2Ley de

Joule

2.- Energía absorbida o cedida por una batería

Potencia de salida: Rapidez con

la que los portadores ganan

energía eléctrica.

Potencia de entrada: Rapidez

con la que los portadores pierden

energía eléctrica a su paso por la

batería.

r II Po

2 r II Po

2

En cualquier caso P = V I, donde V es la diferencia de potencial entre

los extremos del elemento e I la corriente que lo atraviesa.

33Ing. E Pareja.

Circuitos RCUn circuito RC está compuesto por una resistencia y un condensador. En

dichos circuitos la corriente fluye en una dirección, como en un circuito de

cc, pero a diferencia de éstos, la corriente varía con el tiempo.

CASO 1: Proceso de carga del condensador, inicialmente

descargado, cuando sus terminales se conectan en serie con

un resistencia y una batería.

CASO 2: Proceso de descarga del condensador, inicialmente

cargado, cuando sus terminales se conectan en serie con un

resistencia.

Ambos procesos viene definidos por un tiempo característico C R

34Ing. E Pareja.

Carga del CondensadorEn t =0 el condensador está descargado.

Al cerrar el interruptor, existe una caída

de potencial entre los extremos de la

resistencia y el condensador empieza a

cargarse.

t-

e-1C )t(Q

t

oeI)t(ICondensador cargado Circuito abierto

35Ing. E Pareja.

En t =0 el condensador está cargado. Al

cerrar el interruptor, existe una caída de

potencial entre los extremos de la

resistencia debido a la corriente inicial y

el condensador empieza a descargarse.

t-

oeQ)t(Q

t

oeI)t(I

Condensador descargado Cortocircuito

Descarga del Condensador

36Ing. E Pareja.