1.- Introduccin a la electrnicaDefinicin : Fsica, cargas elctricas, materiales, semiconductores.Herramientas e instrumentos:PinzasMultmetroCautnFuente de voltajeCaimanes.....Osciloscopio....Conocimientos bsicos: Carga, campo elctrico y magntico, diferencia de potencial, corriente, voltaje.LeyesOhm, Kirchhoff (LVK, LCK), Capacitancia, Inductancia, divisor de voltaje y de corriente, circuitos equivalentes de Thevenin y de Norton.Dispositivos: Amplificadores operacionales, Diodos, transistores, dispositivos digitales (compuertas, contadores, flip flops...), convertidores, pics, microcontroladores, microprocesadores, DSP...Aplicaciones: Mdicas, sociales, entretenimiento, investigacin, aeronutica, aeroespacial, navegacin, transporte.....

2.- SemiconductoresSEMICONDUCTORES: Materiales que poseen un nivel de conductividad sobre algn punto entre los extremos de un aislante y un conductor.COBRE: = 10-6-cmMICA: = 1012-cmSILICIO = 50 x 103-cm GERMANIO: = 50 -cm Alto nivel de purezaExisten grandes cantidades en la naturaleza.Cambio de caractersticas de conductores a aislante por medio de procesos de dopado o aplicacin de luz calor. MATERIALES SEMICONDUCTORES (GERMANIO Y SILICIO):Estructura atmica: Red cristalinaEnlaces entre tomos: CovalentesElectrones de valencia: 4

NIVELES DE ENERGA : Mientras ms distante se encuentre el electrn del ncleo mayor es el estado de energa, y cualquier electrn que haya dejado su tomo, tiene un estado de energa mayor que cualquier electrn en la estructura atmica.Banda de conduccinBanda prohibidaEg > 5 eVBanda de valenciaBanda de conduccinBanda prohibidaEg = 1.1, 0.67, 1.41 eVBanda de valenciaBanda de conduccinBanda de valenciaAislanteSemiconductorConductor

Material IntrinsecoMateriales extrinsecosTIPO nTIPO pSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSi5SiSiSiSiSiSiSiSi4SiSiSiSiAntimonioArsnicoFsoforoBoroGalioIndio

TIPO nTIPO p2.1 UNION p-n

Sin polarizacinPolarizacin inversaPolarizacin directa

DIODOEs un elementos de dos terminales formado por una unin p-n+-nodo Ctodo

EjemplosID=IS(ekVD/Tk-1)IS Corriente de saturacin inversaK 11600/ (=1 para Ge, y =2 para Si)Tk TC + 273Regin Zener:

Bajo polarizacin negativa existe un punto en el cual bajo un voltaje negativo lo suficientemente alto, da como resultado un agudo cambio en las caractersticas del diodo.A este voltaje se le conoce como voltaje pico inverso (PRV PIV )

2.2 Caractersticas del DiodoResistencia en cd esttica:RD=VD/IDResistencia en ac dinmica:rD=VD / ID=(dID /dVD)-1=26mA /IDResistencia en ac promedio:rav= VD / ID|punto a puntoCapacitancia de transicin y difusin:Tiempo de recuperacin inversoEjemploEjemplo

Modelado de diodosModelo Ideal:

Modelo Simplificado:

Modelo de segmentos lneales:

ravVTVT rav Ejemplos

E = RID+VD1.-ID=IS(ekVD/Tk-1)

2.-VD=0 e ID=0, trazar en la curva del diodo, interseccin de recta con curva es el punto Q.

3.-Sustituir el diodo por cualquier modelo de equivalente.Ejemplos

2.3 Diodo ZenerEste diodo a diferencia de un diodo semiconductor de propsito general, trabaja en la regin de polarizacin negativa. Es decir que la direccin de la conduccin es opuesta a la de la flecha sobre el smbolo. Claro el voltaje Zener es muchas veces menor que VIP de un diodo semiconductor, este control se logra con la variacin de los niveles de dopado. Los voltajes zener van desde 1.8 V. hasta 200V, con rangos de potencia de W hasta 50W.

ANALISIS: Determinar el estado del diodo Zener mediante su eliminacin del circuitos de la red y el clculo del voltaje de circuito abierto resultanteSustituir el circuitos equivalente adecuado y resolverlo para las incgnitas deseadas.

2.4 Anlisis de circuitos con diodosCon fuentes de cd.Determine el estado del diodoSustituya el equivalente adecuadoDetermine los parmetros restantes de la red.Determine VD,, VR, ID. Ambos casosE=8V, 0.5R3=2.2k, 1.2kVR, IRVD1 , VD2, ID, VR.+V0-VD, ID, V0.+V0- ID1, ID2, IR, V0.VR. IR1, IR2,

2.5 Aplicaciones Rectificadores: Su principal uso es en sistemas electrnicos encargados de realizar una conversin de potencia de ac, en potencia de dc.DE MEDIA ONDA:

CON TRANSFORMADORES:DE ONDA COMPLETA:

Recortadores:Tienen la capacidad de recortar una porcin de la seal de entrada sin distorisionar la parte restante de la forma de onda alterna.SERIE:

Sujetadores o cambiadores de nivel:

Detectores de seal:

+Vin-+Vout-

Reguladores de voltaje:El objetivo de este circuito es mantener un voltaje de salida constante sobre un rango de resistencia de carga. El resistor en serie con la fuente se selecciona para que una caida de voltaje apropiada aparezca cuando la resistencia de carga est en su valor mnimo. El diodo debe ser capaz de disipar una gran gantidad de potencia cuando la resistencia de carga est en su valor mximo.

1.- Determinar el estado del diodo zener mediante la eliminacin de la red y calculando el voltaje atravs del circuito abierto resultante.2.- Sustituir el circuito equivalente adecuado y resolverlo para las incongnitas deseadas.V = VL=RLVi/R + RL VL=Vz Iz= IR + IL Pz= Vz IL

Reguladores de voltaje:R=1kVZ=10VVi=16V.PZM= 30mWRL=1.2k =3k

Compuertas lgicas:

In1In2V000011011

In1In2V000011011

**Conocen slo Resistor, Inductores, Capacitoreslineales y pasivosAhora se darn a conocer otros elementos tambin muy importantes y que son los diodos y transistores .Estos dispositivos estan construidos de materiales llamados semiconductoresLos elementos semiconductores ms utilizados son el Silicio y el GermanioLos nivels de pureza que se pueden conseguir son muy altos1: por 10 000 millonesEstos son muy importantes porque con la adicin de una cantidas de impurezas por un millon de material, pasa de ser un conductor muy pobre a ser un excelente conductor. Estos elementos tienen 32 y 14 electrones respectivamente pero su ltima capa o capa de valencia tiene 4 e-, disponibles todos ellos a ser compartidos por otro tomo.

**A estos materiales no se les encuentra en la naturaleza totalmente puros, y por la condicin mencionada anteriormente se deben refinar cuidadosamente para reducir las impurezas a un nivel extremadamente bajo. Despus de este proceso toman el nombre de Materiales instrinsecos.Sin embargo estos materiales intrinsecos no tienen las caractersticas que se necesitan, por lo tanto nuevamente son inyectadas impuerezas pero ahora atravz de un proceso perfectamente controlado. A este proceso se le denomina dopado. El resultado de este proceso es un material extrinseco, y dependiendo de las impurezas inyectadas podemos obtener materiales tipo n o tipo p.TIPO p : Son materiales creados atravz de la introduccin de impurezas de elementos pentavalentes (5 e- en la capa de valencia), a los cuales se les llama tomos donadores.TIPO n : Son materiales creados atravz de la introduccin de impurezas de elementos trivlentes (3 e- en la capa de valencia), a los cuales se les llama tomos aceptores.*Cuando se unen 2 materiales extrinsecos uno tipo p y otro tipo n, ocurren algunas combinaciones que dan origen a una ausencia de portadores en la regin cercana a la unin, debido a lo cual a esta regin se le llama de agotamiento por la falta de portadores.

*VD=0En ausencia de un voltaje de polarizacin aplicado, el flujo neto de la carga en cualquier direccin es cero.VD < 0El nmero de iones positivos en la regin de agotamiento del material tipo n se incrementa debido a el gran nmero de e- libres atridos por el potencial positivo del voltaje aplicado, por lo que la regin de agotamiento crece y la barrera de potencial es demaciado grande para que haya un flujo de portadores mayoritarios.Pero el nmero de portadores minoritarios que estn entrando a la regin de agotamiento sigue igual por lo que se tienen vectores de flujo de portadores minoritarios que provoca una pequea corriente llamada de saturacin inversa (Is) VD 0El potencial presiona a los e- en el material n y a los huecos en el material p para que se recombinen con los iones cercanos a la unin y se redusca la regin de agotamiento.El flujo de portadores minoritarios no ha cambiado pero la reduccin de la regin de agotamiento ha incrementado en forma importante el flujo de portadores mayoritarios atravz de la unin.*Si realizamos una grfica en donde se represente la corriente atraves de la unin con respecto del voltaje aplicado ente sus terminales, obtenemos la siguiente figura.Aunque esta no es exactamente la forma en que se comporta una unin p-n, pues el comportamiento de la corriente en polarizacin directa tiene un comportamiento exponencial.Despus de realizar pruebas se encuentra que el comportamiento corriente-voltaje de esta unin es el siguiente:

*Como el diodo no es ms que la ya estudiada unin p-n, su comportamiento debe ser exactamente igual. Su smbolo es el siguiente.....Y sus terminales llamadas positiva nodo y negativo ctodo.*Su comportamiento real es igual que el de la unin p.n salvo una diferencia que se discutir en seguida.Como podemos ver en la expresin matemtica de la funcin graficada, la temperatura puede tener un marcado efecto sobre las caractersticas de un diodo.La diferencia con la curva ya vista, como se puede observar es la caida que podemos observar al aplicar un voltaje demasiado negativo, que indica un incremento muy rpido en la corriente con la misma direccin que IS.Al potencial en donde ocurre esto se le llama potencial o voltaje zener (VZ) .Y en la grfica a esta regin se le llama zener o de avalacha y puede acercarce o alejarse del eje vertical con el incremento de niveles de dopado en los materiales tipo p y n.Los diodos pueden ser de Silicio o Germanio y dependiendo del material sus caractersticas pueden variar. La principal es el voltaje a partir del cual se concidera que el diodo est en conduccin, y que se llama de umbral.VT = 0.7 (Si) = 0.3 (Ge)

*RD----- Resistencia que presenta el diodo cuando se aplica un voltaje en dc y pasa una corriente IDrd------ resistencia que slo se define en una regin, la cual queda limitada por la seal en ac que se inyectar al diodo. Realizando la deriva de la exprexin matemtica que relaciona ID con VD, sacando el inverso, considerando ID>> IS, =1, T=25C, obtenemos el resultado. El cual slo es valido si el diodo est en la seccin de crecimiento de la curva rav---- Se define como la resistencia determinada por una lnea recta dibujada entre 2 intersecciones establecidas por los valores mximos y mnimos del voltaje de entrada.CT----- Capacitancia que est presente en la regin de polarizacin inversa CD----- Capacitancia que est presente en la regin de polarizacin directa, tambin llamada de almacenamiento. trr------tiempo que le lleva al dispositivo pasar de encendido-apagado, importante solo en aplicaciones de conmutacin a alta velocidadEs la suma del ts (tiempo de almacenamiento) y tt (intervalo de transicin).

*Son una combinacin de elementos que se eligen en forma adecuada para representar lo mejor posible las caractersticas terminales reales del diodo, en su conjunto o en una regin de operacin particular.Para analizar un circuito con diodos podemos utilizar cualquiera de los 3 modelos ovbiamente el ms sencillo es simplemente como conductor o no, y siempre se tomar este modelo, salvo que el problema especifque otra cosa.*Una vez que ya sabemos los diferentes y ms sencillos modelos para los diodos, ya podemos iniciar nuestro anlisis de circuitos, empezaremos por investigar el punto de operacin (Q) del diodo en un circuito determinado. Lo que significa encontrar la corriente que fluye en el diodo cuando se est presente un determinado voltaje entre sus terminales.Para lo cual existen 3 mtodos diferentes:Por medio de la ecuacin Por medio de la recta de cargaY utilizando el modelo de segmentos lineales. Basados en la hoja de specificaciones del diodo y suponemos que est en plena conduccin.

***1.- 0.7, 7.3, 3.32 mA.2.- 8V, 0, 0.3.- 0.5V, 0, 0.4.- 11V, 2mA.5.- 0V, 12V, 0A, 0V.6.- 0.7V, 2.07mA, -0.44V.7.- 14.09mA, 14.09mA, 28.18mA, 0.7V.8.- 11.7V.9.- 0.21mA, 3.32mA.****Para el anlisis de redes cambiadoras de nivel se sugiere seguir estos pasos:1.- Iniciar el anlisis mediante la considetacin de la parte de la seals de entrada que dar polarizacin directa al diodo.2.- Durante el periodo donde el diodo est en estado de conduccin se asumir que el capacitor se cargar de manera instantnea al nivel de voltaje que determine la red3.- Se supondr que el tiempo durante el cual el diodo est apagado se mantendr en el nivel de voltaje establecido4.- A travs de todo el anlisis debe mantenerse en continuo cuidado la posicin y la polaridad de referencia para el voltaje de salida, asegurandose con esto que se est obteniendo un resultado correcto5.- Tener en mente que la excursin total de voltaje de salida debe ser igual a la excursin de voltaje de la seal de entrada.

*Una de las primeras aplicaciones de los diodos semiconductores fue como detector en un receptor para ondas de radio de amplitud modulada (AM).

Este circuito es muy similar a un rectificador de media onda.

La constante de tiempo RC debe ser aproximadamente igual que el periodo de la portadora.

Para obtener el RX, este circuito se acopla a un amplificador a travs de un capacitor para eliminar los niveles de DC. Entonces la salida del aplificador es acoplado con una bocina para escuchar la onda de AM.***