Clase 6 Undecimo (1063936) - ieateneojtarde

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TRANSISTORES
Iinventado en 1948 es, sin duda, uno de los adelantos más
significativos de nuestra era y uno de los componentes
más versátiles e importantes de la electrónica moderna.
Para ratificar esta importancia, podemos mencionar que
todos los circuitos integrados, que son los componentes
fundamentales de los aparatos electrónicos actuales, se
fabrican con transistores.
La palabra Transistor viene de Transfer Resistor o
resistencia de transferencia, es un elemento que se
comporta como una resistencia variable que depende de
una señal eléctrica de control, entonces al cambiar el valor
de la señal de control cambia la cantidad de corriente que
pasa por el transistor.
Hay dos clases principales de transistores: Bipolares (BJT)
y de efecto de campo (FET).
En los transistores BJT la señal de control es una corriente
y en los FET es un voltaje.
que coloquen el diodo base emisor en directo y que el
diodo base colector esté en inverso. Hay varias formas de
polarizar un transistor, los más usados son fija, divisor de
voltaje, realimentación por colector, realimentación por
emisor, seguidor emisor, etc. La siguiente figura muestra
la polarización de un transistor bipolar NPN
CLASES DE TRANSISTORES:
TRANSISTORES BIPOLARES
Están constituidos por tres capas de semiconductor que se
llaman emisor (E), base (B) y colector (C), en el transistor
NPN la base es semiconductor P, el emisor y el colector de
semiconductor N, en el transistor PNP es lo contrario.
Para que un transistor bipolar funcione se debe "polarizar"
que consiste en colocar fuentes de voltaje y resistencia
El comportamiento fundamental del transistor es que
genera una corriente en el colector que es proporcional a
la corriente que entra (NPN) o sale (PNP) por la base, la
constante de proporcionalidad se llama la ganancia de
corriente y se indica por ß
o hFE.
Conceptualmente se dice
que el transistor se
comporta como una fuente
de corriente controlada
por corriente, es decir, una
fuente de corriente que no
es de valor fijo, varía
produciendo más o menos
corriente en la medida que
hay más o menos corriente
en la base.
Como en el transistor no se acumula carga toda la
corriente que entra a él debe salir.
VOLTAJE COLECTOR-EMISOR (VCEO): es el máximo voltaje
que se puede aplicar entre colector y emisor con la base
abierta (desconectada), antes de que el dispositivo se
averíe.
VOLTAJE COLECTOR-BASE (VCBO): es el máximo voltaje
que se puede aplicar entre colector y base con el emisor
abierto (desconectado).
CORRIENTE DE COLECTOR (LE): es la máxima corriente en
amperios que puede circular por el colector del transistor.
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POTENCIA DISIPADA (PD): es la máxima potencia en vatios
que puede manejar el transistor.
GANANCIA DE CORRIENTE (HFE): es las veces que se
amplifica la corriente de base. También llamada Beta (B).
FRECUENCIA DE TRABAJO O DE CORTE (FR): es la máxima
frecuencia de la señal con la cual puede trabajar el
transistor como amplificador.
ENCAPSULADO: es la forma, material y tamaño del
empaque físico exterior. Hay varios tipos de encapsulados
para los transistores bipolares.
TIRISTORES
Además de los transistores, hay otro grupo muy
importante de semiconductores llamados tiristores, los
cuales se emplean principalmente como interruptores
electrónicos. A su vez, dentro de los tiristores hay varios
tipos siendo los principales los SCR y los triac; y otros, no
tan utilizados como los diac, y los GTO. Estos dispositivos
han ido reemplazando, con más eficiencia, confiabilidad y
duración en todo tipo de tareas, a los interruptores
electromecánicos tales como los relés y los contactores
cuyas partes mecánicas se van desgastando con el uso.
Los tiristores son un grupo de dispositivos
semiconductores diseñados especialmente para trabajar
en regímenes de altas corrientes y/o altos voltajes, sus
aplicaciones principales son en el campo de la electrónica
de potencia.
La mayoría de tiristores tienen dos estados corte y
conducción y en el caso de conducción la corriente no está
determinada por el dispositivo sino por el circuito de
carga.
Dentro del grupo de tiristores tenemos los siguientes
dispositivos:
 SCR: Rectificador controlado de silicio
 TRIAC
 GTO: SCR con compuerta de apagado
 SUS: Interruptor unilateral de silicio
 DIAC
Otros dispositivos usados para grandes corrientes son
 IGBT: Transistor bipolar de compuerta aislada
 Mosfet de potencia.
El transistor de una unión (UJT) es un dispositivo que se
usa para el disparo de tiristores.
APLICACIONES DEL TRANSISTOR
Una vez polarizado en DC un transistor se le agregan
voltajes a través de fuertes variables y otros elementos de
circuito y el transistor entrega energía a otros circuitos, en
algunos casos se adicionan al circuito condensadores,
bobinas, transformadores que hacen que los transistores
tengan miles de aplicaciones, las más usuales son
amplificadores, filtros activos, osciladores, atenuadores,
moduladores, operaciones lógicas, etc.
Las aplicaciones más útiles que usen más de un transistor
se han convertido en circuitos integrados, donde se tiene
más facilidad y seguridad en la polarización y hay mayor
versatilidad en las aplicaciones. Según el estado de
funcionamiento de los transistores se tienen dos grandes
familias de integrados que son: lineales y digitales.
POTENCIA DEL TRANSISTOR
Los voltajes y corrientes
presentes en un transistor
hacen que haya una
disipación de potencia que
se convierte en calor que
eleva la temperatura del
dispositivo, en general se considera la potencia del
transistor.

Ganancia de corriente sin carga.
SCR
Es un dispositivo de tres terminales que se comporta
como un disco rectificador, conduce en directo y no
conduce en inverso, pero adicionalmente para entrar en
conducción debe inyectarse en la compuerta una
corriente mayor que una corriente de compuerta mínima
(IGmin) que es diferente para cada referencia de SCR, la
aplicación de la corriente de compuerta cuando el SCR
está en directo para que entre en conducción se llama el
disparo del SCR.
Una vez que el SCR ha entrado en conducción, se
mantiene así todo el tiempo que el circuito externo
mantenga una corriente a través del SCR mayor que una
corriente mínima de sostenimiento.
Cuando la corriente del SCR se hace menor que la
corriente de sostenimiento éste deja de conducir, a este
proceso se llama conmutación apagado.
APLICACIONES DE SCR
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Existen muchas aplicaciones de SCR de las cuales se
indican aquí unas pocas.
DISPARO DE UNA ALARMA
El reed switch se cierra en presencia de un campo
magnético, ejemplo un imán, a través de R pasa la
corriente de compuerta, el SCR entra en conducción y el
relé se cierra activando la sirena, aunque el campo
magnético se retire y el reed switch se abra el SCR ya que
está en conducción y se mantendrá así hasta que se abra
el circuito usando el pulsador normalmente cerrado (NC).
En la parte de SCR se escoge de forma que soporte la
corriente que requiere la bobina del relé, la resistencia se
escoge de forma que por ella pase una corriente mayor.
CONVERTIDOR DC - DC
Se usa para obtener un voltaje DC a partir de otro voltaje
DC mayor por el método de aserrado (Chopper), se
aconseja para cargas inductivas, en caso de carga resistiva
se debe usar una bobina en serie que actúe como filtro.
PUENTES RECTIFICADORES CONTROLADOS
Son puentes rectificadores de onda completa
(monofásicos o polifásicos) donde la mitad de los diodos
se reemplazan por SCR. Aplicando unos milisegundos su
retardo (tiempo de disparo) entre el instante en que la
señal alterna pasa por cero para disparar el SCR.
TRIAC
Es otro dispositivo de tres terminales, su diferencia
principal con el SCR es que puede conducir en ambos
sentidos por lo que es especial para aplicaciones con
ambas polaridades de los voltajes alternos.
APLICACIONES DEL TRIAC
Se usa especialmente para control de iluminación con
lámparas incandescentes o control de velocidades de
motores universales.
En cada semiciclo al ir aumentando el voltaje pasa una
corriente muy pequeña por la carga que no la activa pero
esa corriente va por el potenciómetro y es suficiente para
cargar el condensador, cuando el condensador se ha
cargado a unos 2 o 3 voltios la compuerta entra en
conducción descargando el condensador y ésta es la
corriente de compuerta que dispara el Triac y enciende la
carga. En el semiciclo positivo el condensador se carga
positivo y el Triac dispara en el cuadrante I, en el semiciclo
negativo el condensador se carga negativo y el Triac se
dispara en el cuadrante III. Modificando la resistencia del
potenciómetro se hace más rápida o más lenta la carga del
condensador con lo que se varía el tiempo de disparo el
valor RMS de voltaje en la carga varia.
Algunos Triacs requieren de mayor corriente de
compuerta en el cuadrante III que en el I, esto hace que el
tiempo de disparo en el semiciclo negativo sea mayor, el
voltaje positivo aplicado a la carga resulta mayor que el
negativo y en muchos casos inestabilidad en el circuito o
variaciones bruscas el voltaje RMS en la carga. Para
solucionar esta situación se agrega en la compuerta un
dispositivo llamado DIAC, necesario. En el mercado se
consigue el Triac con Diac incluido y se llama Quádrac.
RELÉ DE ESTADO SÓLIDO
Este dispositivo reemplaza a los relés magnéticos, su
ventaja es que no tiene elementos móviles por lo que su
tiempo de conexión es menor, no sufre desgaste
mecánico y no presenta generación de chispas.
Otra ventaja es que al no ser un interruptor físico metálico
se presenta una caída de tensión entre los terminales de
Triac (Von) que multiplicada por la corriente que pide la
carga representa una potencia que se pierde en forma de
calor y eleva la temperatura del relé, obliga a tener
precauciones sobre disipación de calor.
Sus características básicas son el voltaje de activación en
la entrada que normalmente esta entre 3 y 30 voltios,
algunos modelos pueden trabajar con DC o AC, otra
característica es la máxima corriente que pueden conducir
hacia la carga que depende de la capacidad del Triac.
LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Estos son quizás los componentes más importantes dentro
de la electrónica moderna ya que, gracias a ellos, esta
tecnología ha llegado hasta su extraordinario estado
actual. Un circuito integrado es un circuito electrónico
completo que puede tener desde unos cientos hasta
varios millones de transistores en una sola cápsula muy
pequeña. Dependiendo de su tipo y aplicación, cumplen
una gran diversidad de tareas, desde unas muy simples,
trabajando como reguladores de voltaje, hasta unas muy
complejas como las de los microprocesadores, los
cerebros de las computadoras.
CIRCUITOS INTEGRADOS
Usando transistores se conforman circuitos que producen
funciones desde muy sencillas como los amplificadores de
señal
hasta
funciones
complejas
como
los
microprocesadores; en la medida que se deben usar más
transistores para una función el espacio ocupado por el
circuito aumenta y se hacen más difíciles lograr los niveles
de polarización adecuados, hay más posibilidad de
problemas de funcionamiento, usando circuitos
integrados se logra mayor fiabilidad en el ensamblaje y
funcionamiento de un equipo y sobre todo se ha logrado
reducción en el espacio ocupado por los circuitos.
CLASES
Las dos principales clases de circuitos integrados son
lineales y digitales; los lineales manejan señales análogas
que son aquellos voltajes o corrientes que varían y toman
cualquier valor entre un mínimo y un máximo estas
señales se representan por variables continuas, los
circuitos integrados digitales funcionan con voltajes que
permanecen dentro de dos rangos o niveles.
Llamados alto (H) y bajo (L) que se asocian con los dígitos
del sistema numérico binario : 0 y 1; los tiempos de
transición de un nivel al otro son muy cortos en el orden
de ps o ns y normalmente se consideran transiciones
instantáneos.
Dentro de cada clase los circuitos se clasifican por su
función, por ejemplo:
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 Circuitos lineales: amplificadores, demoduladores,
osciladores, detectores de cruce por zero, reguladores,
amplificadores operacionales, etc.
 Circuitos
digitales:
multivibradores,
flip-flop,
multiplexores, contadores, buffer, decodificadores,
memorias, microprocesadores, etc.
Los circuitos integrados se forman por una pastilla
semiconductora donde se fabrican los diodos,
transistores, resistencias, etc.; a ella se unen mediante
alambres a los terminales o pines metálicos con que se
conectará a otros circuitos y todo va montado en un
encapsulado plástico o cerámico que le da forma exterior.
Los encapsulados se identifican por su tamaño y
distribución de los pines, siendo los más usados: DIP, SIP,
SMD, FLAT CARRIER.
Los encapsulados DIP se numeran sus pines en sentido
antihorario, empezando por el pin de abajo a la izquierda,
teniendo el hueco o la muesca media caña al lado
izquierdo.
Cada fabricante usa un sistema propio no normalizado de
identificación de integrados, en general para el uso de
cualquier referencia lo más conveniente es obtener la
información del fabricante respecto a especificaciones,
formas de conexión, aplicaciones y notas de aplicación.
Algunos fabricantes además de la referencia indican un
número de cuatro dígitos donde los dos primeros indican
año de fabricación y los otros dos la semana; ejemplo:
9835, indica que fue fabricado en la semana 35 de 1998.
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