Fundamentos de Electrónica

Corriente Eléctrica

La corriente eléctrica o intensidad eléctrica es el flujo de carga eléctrica por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe al movimiento de las cargas (normalmente electrones) en el interior del material. Se mide en amperios.

Tipos de Corriente

• CC: Corriente Continua
• CA: Corriente Alterna

El Decibelio (dB)

El decibelio, dB, es la unidad relativa empleada en acústica, electricidad, telecomunicaciones y otras especialidades para expresar la relación entre dos magnitudes: la magnitud que se estudia y una magnitud de referencia. Con mayor frecuencia se emplea para relacionar magnitudes acústicas. El decibelio es una unidad logarítmica, adimensional y matemáticamente escalar. Es la décima parte de un belio, que es el logaritmo de la relación entre la magnitud estudiada y la de referencia, pero no se utiliza por ser demasiado grande en la práctica, y por eso se utiliza el decibelio.

Tipos de Decibelio

• dBW: La W indica que el decibelio hace referencia a vatios. Es decir, se toma como referencia 1 W (vatio). Así, a un vatio le corresponden 0 dBW.
• dBm: Referido a la potencia. Cuando el valor expresado en vatios es muy pequeño, se usa el milivatio (mW). Así, a 1 mW le corresponden 0 dBm.

Voltaje

Voltaje es una magnitud física que cuantifica la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. También se puede definir como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico sobre una partícula cargada para moverla entre dos posiciones determinadas. Se puede medir con un voltímetro. Su unidad es el voltio.

Armónicos

Los armónicos son frecuencias múltiplos de la frecuencia fundamental de trabajo del sistema y cuya amplitud va decreciendo conforme aumenta el múltiplo.

Electroestática

La electrostática es la rama de la Física que estudia los efectos mutuos que se producen entre los cuerpos como consecuencia de su carga eléctrica, es decir, el estudio de las cargas eléctricas en reposo, sabiendo que las cargas puntuales son cuerpos cargados cuyas dimensiones son despreciables frente a otras dimensiones del problema. La carga eléctrica es la propiedad de la materia responsable de los fenómenos electrostáticos, cuyos efectos aparecen en forma de atracciones y repulsiones entre los cuerpos que la poseen.

Triodo

Triodo se refiere a los tubos de vacío de tres electrodos: ánodo, cátodo y rejilla de control.

Tubo de Vacío

Tubo de vacío es un componente electrónico utilizado para amplificar, conmutar, o modificar una señal eléctrica mediante el control del movimiento de los electrones en un espacio «vacío» a muy baja presión, o en presencia de gases especialmente seleccionados.

Resistencia Eléctrica

Resistencia eléctrica es la igualdad de oposición que tienen los electrones al desplazarse a través de un conductor. Se mide en ohmios.

Señal Eléctrica

Señal eléctrica es una magnitud eléctrica cuyo valor o intensidad depende del tiempo. Se clasifican en:

• Analógicas: si varían de forma continua.
• Digitales: si varían de forma discreta.

Potencia Eléctrica

Potencia eléctrica: Es la relación de paso de energía de un flujo por unidad de tiempo. También puede ser definida como la cantidad de energía entregada o absorbida por un elemento en un tiempo determinado.

Conductividad Eléctrica

La conductividad eléctrica es la medida de la capacidad (o de la aptitud) de un material para dejar pasar (o dejar circular) libremente la corriente eléctrica. Se denomina conductancia eléctrica (G) a la propiedad de transportar, mover o desplazar uno o más electrones en su cuerpo.

Conductores

Conductores: materiales con poca resistencia al paso de la electricidad. Los mejores conductores son los metales como el cobre, oro, hierro y aluminio. Tienen 4 electrones en su última capa de valencia.

Se clasifican en metálicos, electrolíticos y gaseosos.

Semiconductores

Semiconductores: no son conductores ni aislantes. Los más usados son el silicio y el germanio.

• Intrínsecos: semiconductores puros, a temperatura ambiente se comportan como aislantes.
• Extrínsecos: están dopados, tienen impurezas.
  • TIPO N: se añaden átomos negativos para producir abundancia de electrones portadores en el material.
  • TIPO P: se añaden átomos positivos para crear abundancia de huecos.

Diodo

Diodo: componente electrónico que permite la circulación de corriente a través de él en un solo sentido. Está hecho de cristal semiconductor como el silicio con impurezas para crear una región que contiene portadores de carga negativa (tipo N) y otra que contiene portadores de carga positiva (tipo P). El límite dentro del cristal de estas dos regiones, llamado unión PN, es importante. El cristal conduce una corriente de electrones del lado N (cátodo) al lado P (ánodo), pero no en dirección opuesta como se hace comúnmente.

Cuando se unen los cristales hay una difusión de electrones del cristal N al P. Aparecen cargas fijas en una zona llamada región de agotamiento. La acumulación de iones positivos en la zona N y de iones negativos en la zona P, crea un campo eléctrico (E) que actuará sobre los electrones libres de la zona N con una determinada fuerza de desplazamiento, que se opondrá a la corriente de electrones y terminará deteniéndolos. Este campo eléctrico es equivalente a decir que aparece una diferencia de tensión entre las zonas P y N.

Polarización Directa

Para que un diodo esté polarizado directamente, se debe conectar el polo positivo de la batería al ánodo del diodo y el polo negativo al cátodo. En este caso, la batería disminuye la barrera de potencial de la zona de carga espacial, permitiendo el paso de la corriente de electrones a través de la unión; es decir, el diodo polarizado directamente conduce la electricidad. De este modo, con la batería cediendo electrones libres a la zona N y atrayendo electrones de valencia de la zona P, aparece a través del diodo una corriente eléctrica constante hasta el final.

Polarización Inversa

En este caso, el polo negativo de la batería se conecta a la zona P y el polo positivo a la zona N, lo que hace aumentar la zona de carga espacial, y la tensión en dicha zona hasta que se alcanza el valor de la tensión de la batería. En esta situación, el diodo no debería conducir la corriente; sin embargo, debido al efecto de la temperatura se formarán pares electrón-hueco (ver semiconductor) a ambos lados de la unión produciendo una pequeña corriente (del orden de 1 μA) denominada corriente inversa de saturación.

Transistor

Transistor El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor utilizado para producir una señal de salida en respuesta a otra señal de entrada. Cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. Actualmente se encuentran prácticamente en todos los aparatos electrónicos de uso diario.

Tipos de Transistores

• Transistor NPN: NPN es uno de los dos tipos de transistores bipolares, en los cuales las letras «N» y «P» se refieren a los portadores de carga mayoritarios dentro de las diferentes regiones del transistor. La mayoría de los transistores bipolares usados hoy en día son NPN, debido a que la movilidad del electrón es mayor que la movilidad de los «huecos» en los semiconductores, permitiendo mayores corrientes y velocidades de operación. Los transistores NPN consisten en una capa de material semiconductor dopado P (la «base») entre dos capas de material dopado N. Una pequeña corriente ingresando a la base en configuración emisor-común es amplificada en la salida del colector.
• Transistor PNP: El otro tipo de transistor de unión bipolar es el PNP con las letras «P» y «N» refiriéndose a las cargas mayoritarias dentro de las diferentes regiones del transistor. Pocos transistores usados hoy en día son PNP, debido a que el NPN brinda mucho mejor desempeño en la mayoría de las circunstancias. Los transistores PNP consisten en una capa de material semiconductor dopado N entre dos capas de material dopado P. Los transistores PNP son comúnmente operados con el colector a masa y el emisor conectado al terminal positivo de la fuente de alimentación a través de una carga eléctrica externa. Una pequeña corriente circulando desde la base permite que una corriente mucho mayor circule desde el emisor hacia el colector.