1. QUE ES UN CAPACITOR
En electricidad y electrónica, un condensador o capacitor es un dispositivo formado por
dos conductores o armaduras, generalmente en forma de placas o láminas, separados
por un material dieléctrico (siendo este utilizado en un condensador para disminuir el
campo eléctrico, ya que actúa como aislante) o por el vacío, que, sometidos a una
diferencia de potencial (d.d.p.) adquieren una determinada carga eléctrica.
A esta propiedad de almacenamiento de carga se le denomina capacidad o capacitancia.
En el Sistema internacional de unidades se mide en Faradios (F), siendo 1 faradio la
capacidad de un condensador en el que, sometidas sus armaduras a una d.d.p. de 1
voltio, éstas adquieren una carga elé. El capacitor es un dispositivo que almacena energía
en un campo electrostático. Una lámpara de destello o de luz relámpago, por ejemplo,
requiere una breve emisión de energía eléctrica, un poco mayor de lo que generalmente
puede proporcionar una batería. Podemos sacar energía con relativa lentitud (más de
varios segundos) de la batería al capacitor, el cual libera rápidamente (en cuestión de
milisengundos) la energía que pasa al foco. Otros capacitores mucho más grandes se
emplean para proveer intensas pulsaciones de láser con el fin de inducir una fusión
termonuclear en pequeñas bolitas de hidrógeno. Los capacitores se usan también para
producir campos eléctricos como es el caso del dispositivo de placas paralelas que desvía
los haces de partículas cargadas. Los capacitores tienen otras funciones importantes en
los circuitos electrónicos, especialmente para voltajes y corrientes variables con el tiempo.
La propiedad para almacenar energía eléctrica es una característica importante del
dispositivo eléctrico llamado Capacitor. Se dice que un capacitor está cargado, o sea
cuando el capacitor almacena energía, cuando existe carga eléctrica en sus placas o
cuando existe una diferencia de potencial entre ellas. La forma más común para
almacenar energía en un capacitor es cargar uno mediante una fuente de fuerza
electromotriz fem; de ésta forma y después de un tiempo relativamente corto, el capacitor
adquiere una carga eléctrica Qo y por lo mismo tendrá una diferencia de potencial Vo
entre sus placas.
Fuente(s):
ctrica de 1 culombio.
QUE ES UNA RESISTENCIA
Concepto, unidades de una resistencia
Una resistencia o resistor es un elemento que causa oposición al paso de la corriente,
causando que en sus terminales aparezca una diferencia de tensión (un voltaje).
2. En el gráfico más abajo tenemos un bombillo / foco en el paso de la corriente que sale del
terminal positivo de la batería y regresa al terminal negativo.
Símbolo de la resistencia
Este bombillo / foco que todos tenemos en nuestros hogares es una resistencia. Las
resistencias se representan con la letra R y el valor de éstas se mide en Ohmios (Ω).
Las resistencias o resistores son fabricadas en una amplia variedad de valores. Hay
resistencias con valores de Kilohmios (KΩ), Megaohmios (MΩ).
Estás dos últimas unidades se utilizan para representar resistencias muy grandes. A
continuación se puede ver algunas equivalencias entre ellas:
1 Kilohmio (KΩ) = 1,000 Ohmios (Ω)
1 Megaohmio (MΩ) = 1,000,000 Ohmios (Ω)
1 Megaohmio (MΩ) = 1,000 Kilohmios (KΩ)
Para poder saber el valor de las resistencias sin tener que medirlas, existe un código de
colores de las resistencia que nos ayuda a obtener con facilidad este valor con sólo
verlas.
Para obtener la resistencia de cualquier elemento de un material específico, es
necesario conocer algunos datos propios de éste, como son: su longitud,
área transversal, resistencia específica o resistividad del material con que está fabricada.
QUE ES UN TRANSISTOR
Un transistor es un aparato que funciona a base de un dispositivo semiconductor que
cuenta con tres terminales, los que son utilizados como amplificador e interruptor. Una
pequeña corriente eléctrica, que es aplicada a uno de los terminales, logra controlar la
corriente entre los dos terminales.
Los transistores se comportan como parte fundamental de los aparatos electrónicos,
análogos y digitales. Específicamente, en los aparatos electrónicos digitales, un transistor
se utiliza como interruptor, pero también se les da otros usos que guardan relación con
memorias RAM y puertas lógicas. Por otra parte, en cuanto a los aparatos análogos, se
utilizan, por lo general, como amplificadores.
El transistor debe su nombre a su capacidad de transformar la resistencia de la corriente
eléctrica que pasa entre el receptor y el emisor, y fue inventado por Jahn Bardeen, William
Shockley y Walter Brattain.
3. Como ya se mencionaba, un transistor está conformado por tres partes. Una de ellas es la
que se encarga de emitir electrones, por lo tanto, es el emisor. Una segunda parte es la
que los recibe, el denominado colector, y por último, una tercera parte que opera como un
modulador del paso de los electrones.
Existen varios tipos de transistores, entre los que encontramos los transistores bipolares y
los transistores de efecto de campo. Los primeros, los bipolares, surgen a partir de la
unión de tres cristales de material semiconductor. Este tipo de transistores son
generalmente utilizados en aparatos electrónicos analógicos y en ciertos aparatos
digitales.
Los transistores de efecto de campo, también llamados JFET o Junction Field Effect
Transistor, MOSFET o Metal Oxide Semiconductor FET, o bien, MISFET o Metal Insulator
Semiconductor FET. Este tipo de transistores, en la actualidad se encuentran en múltiples
aparatos de diversos usos, como calculadoras, radios, televisores, videos, grabadoras,
reproductores de mp3, celulares, automóviles, relojes, computadores, refrigeradores,
alarmas microondas, lavadoras, equipos de rayos x, ecógrafos, tomógrafos, etc.
Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulación de una corriente grande
mediante una señal muy pequeña. Existe una gran variedad de transistores. En principio,
se explicarán los bipolares. Los símbolos 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 construcción como semiconductor.
1. FUNCIONAMIENTO BASICO
Cuando el interruptor SW1 está abierto no circula intensidad por la Base del transistor por
lo que la lámpara no se encenderá, ya que, toda la tensión se encuentra entre Colector y
Emisor. (Figura 1).
Figura 1 Figura 2
Cuando se cierra el interruptor SW1, una intensidad muy pequeña circulará por la Base.
Así el transistor disminuirá su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasará una
intensidad muy grande, haciendo que se encienda la lámpara. (Figura 2).
En general: IE < IC < IB ; IE = IB + IC ; VCE = VCB + VBE
2. POLARIZACIÓN DE UN TRANSISTOR
4. Una polarización correcta permite el funcionamiento de este componente. No es lo mismo
polarizar un transistor NPN que PNP.
Polarización de un transistor NPN Polarización de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unión base - emisor se polariza directamente y la
unión base - colector inversamente.
3. ZONAS DE TRABAJO
CORTE.- No circula intensidad por la Base, por lo que, la intensidad de Colector y Emisor
también es nula. La tensión entre Colector y Emisor es la de la batería. 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 tensión de la
batería se encuentra en la carga conectada en el Colector.
ACTIVA.- Actúa como amplificador. Puede dejar pasar más o menos corriente.
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturación se dice que trabaja en conmutación.
En definitiva, como si fuera un interruptor.
La ganancia de corriente es un parámetro también importante para los transistores ya que
relaciona la variación que sufre la corriente de colector para una variación de la corriente
de base. Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de características, también
aparece con la denominación hFE. Se expresa de la siguiente manera:
ß = IC / IB
En resumen:
Saturación Corte Activa
VCE ~ 0 ~ VCC Variable
VRC ~ VCC ~0 Variable
IC Máxima = ICEO lang=EN-GB~ 0 Variable
5. IB Variable =0 Variable
VBE ~ 0,8v < 0,7v ~ 0,7v
Los encapsulados en los transistores dependen de la función que realicen y la potencia
que disipen, así nos encontramos con que los transistores de pequeña señal tienen un
encapsulado de plástico, normalmente son los más pequeños ( TO- 18, TO-39, TO-92,
TO-226 ... ); los de mediana potencia, son algo mayores y tienen en la parte trasera una
chapa metálica 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 dimensión siendo el encapsulado enteramente metálico . Esto,
favorece, en gran medida, la evacuación del calor a través del mismo y un radiador (TO-3,
TO-66, TO-123, TO-213...).
Que es un circuito integrado
Un circuito integrado (CI), también conocido como chip o microchip, es una pastilla
pequeña de material semiconductor, de algunos milímetros cuadrados de área, sobre la
que se fabrican circuitos electrónicos generalmente mediante fotolitografía y que está
protegida dentro de un encapsulado de plástico o cerámica. El encapsulado posee
conductores metálicos apropiados para hacer conexión entre la pastilla y un circuito
impreso.
Existen al menos tres tipos de circuitos integrados:
1) Circuitos monolíticos: Están fabricados en un solo monocristal, habitualmente de
silicio, pero también existen en germanio, arseniuro de galio, silicio-germanio, etc.
2) Circuitos híbridos de capa fina: Son muy similares a los circuitos monolíticos, pero,
además, contienen componentes difíciles de fabricar con tecnología monolítica.
Muchos conversores A/D y conversores D/A se fabricaron en tecnología híbrida
hasta que los progresos en la tecnología permitieron fabricar resistores precisos.
3) Circuitos híbridos de capa gruesa: Se apartan bastante de los circuitos
monolíticos. De hecho suelen contener circuitos monolíticos sin cápsula, transistores,
diodos, etc, sobre un sustrato dieléctrico, interconectados con pistas conductoras.
Los resistores se depositan por serigrafía y se ajustan haciéndoles cortes con láser.
Todo ello se encapsula, en cápsulas plásticas o metálicas, dependiendo de la
disipación de energía calórica requerida. En muchos casos, la cápsula no está
"moldeada", sino que simplemente se cubre el circuito con una resina epoxi para
protegerlo. En el mercado se encuentran circuitos híbridos para aplicaciones en
módulos de radio frecuencia (RF), fuentes de alimentación, circuitos de encendido
para automóvil, etc.
6. Clasificación
Atendiendo al nivel de integración -número de componentes- los circuitos integrados se
pueden clasificar en:
SSI (Small Scale Integration) pequeño nivel: de 10 a 100 transistores
MSI (Medium Scale Integration) medio: 101 a 1.000 transistores
LSI (Large Scale Integration) grande: 1.001 a 10.000 transistores
VLSI (Very Large Scale Integration) muy grande: 10.001 a 100.000 transistores
ULSI (Ultra Large Scale Integration) ultra grande: 100.001 a 1.000.000 transistores
GLSI (Giga Large Scale Integration) giga grande: más de un millón de transistores
En cuanto a las funciones integradas, los circuitos se clasifican en dos grandes
grupos:
- Circuitos integrados analógicos.
Pueden constar desde simples transistores encapsulados juntos, sin unión entre ellos,
hasta circuitos completos y funcionales, como amplificadores, osciladores o incluso
receptores de radio completos.
- Circuitos integrados digitales.
Pueden ser desde básicas puertas lógicas (AND, OR, NOT) hasta los más complicados
microprocesadores o microcontroladores.
Algunos son diseñados y fabricados para cumplir una función específica dentro de un
sistema mayor y más complejo.
En general, la fabricación de los CI es compleja ya que tienen una alta integración de
componentes en un espacio muy reducido, de forma que llegan a ser microscópicos. Sin
embargo, permiten grandes simplificaciones con respecto los antiguos circuitos, además
de un montaje más eficaz y rápido.
- Limitaciones de los circuitos integrados
Existen ciertos límites físicos y económicos al desarrollo de los circuitos integrados.
Básicamente, son barreras que se van alejando al mejorar la tecnología, pero no
desaparecen. Las principales son:
- Disipación de potencia
Los circuitos eléctricos disipan potencia. Cuando el número de componentes integrados
en un volumen dado crece, las exigencias en cuanto a disipación de esta potencia,
también crecen, calentando el sustrato y degradando el comportamiento del dispositivo.
7. Además, en muchos casos es un sistema de realimentación positiva, de modo que cuanto
mayor sea la temperatura, más corriente conducen, fenómeno que se suele llamar
"embalamiento térmico" y, que si no se evita, llega a destruir el dispositivo. Los
amplificadores de audio y los reguladores de tensión son proclives a este fenómeno, por
lo que suelen incorporar protecciones térmicas.
Los circuitos de potencia, evidentemente, son los que más energía deben disipar. Para
ello su cápsula contiene partes metálicas, en contacto con la parte inferior del chip, que
sirven de conducto térmico para transferir el calor del chip al disipador o al ambiente. La
reducción de resistividad térmica de este conducto, así como de las nuevas cápsulas de
compuestos de silicona, permiten mayores disipaciones con cápsulas más pequeñas.
Los circuitos digitales resuelven el problema reduciendo la tensión de alimentación y
utilizando tecnologías de bajo consumo, como CMOS. Aun así en los circuitos con más
densidad de integración y elevadas velocidades, la disipación es uno de los mayores
problemas, llegándose a utilizar experimentalmente ciertos tipos de criostatos.
Precisamente la alta resistividad térmica del arseniuro de galio es su talón de Aquiles para
realizar circuitos digitales con él.
- Capacidades y autoinducciones parásitas
Este efecto se refiere principalmente a las conexiones eléctricas entre el chip, la cápsula y
el circuito donde va montada, limitando su frecuencia de funcionamiento. Con pastillas
más pequeñas se reduce la capacidad y la autoinducción de ellas. En los circuitos
digitales excitadores de buses, generadores de reloj, etc, es importante mantener la
impedancia de las líneas y, todavía más, en los circuitos de radio y de microondas.
- Límites en los componentes
Los componentes disponibles para integrar tienen ciertas limitaciones, que difieren de las
de sus contrapartidas discretas.
Resistores. Son indeseables por necesitar una gran cantidad de superficie. Por ello sólo
se usan valores reducidos y en tecnologías MOS se eliminan casi totalmente.
Condensadores. Sólo son posibles valores muy reducidos y a costa de mucha superficie.
Como ejemplo, en el amplificador operacional μA741, el condensador de estabilización
viene a ocupar un cuarto del chip.
Inductores. Se usan comúnmente en circuitos de radiofrecuencia, siendo híbridos muchas
veces. En general no se integran.
- Densidad de integración
Durante el proceso de fabricación de los circuitos integrados se van acumulando los
defectos, de modo que cierto número de componentes del circuito final no funcionan
correctamente. Cuando el chip integra un número mayor de componentes, estos
componentes defectuosos disminuyen la proporción de chips funcionales. Es por ello que
8. en circuitos de memorias, por ejemplo, donde existen millones de transistores, se fabrican
más de los necesarios, de manera que se puede variar la interconexión final para obtener
la organización especificada.
Véase también
Transistor
La inserción de circuitos integrados en etiquetas
Complementary metal oxide semiconductor
Transistor de unión bipolar
Referencias
↑ a b «Circuito integrado». Ingeniatic, (c)2011.
↑ «Jack Kilby - Biografía». Universidad de Murcia.
↑ Historia del circuito integrado en la página oficial de los Premios Nobel
↑ «The History of the Integrated Circuit». Nobelprize.org.
↑ «International Technology Roadmap for Semiconductors». ITRS.
↑ «Revolución digital». Universidad de Málaga.