Componentes Activos Unidad 1. Fundamentación de Circuitos Eléctricos y Electrónicos

Componentes Activos
Unidad 1. Fundamentación de Circuitos Eléctricos y
Electrónicos

En este documento se hará la definición de los componentes activos, sus
características más relevantes y su configuración de acuerdo a su naturaleza.


¿QUÉ ENCONTRAREMOS EN ESTE DOCUMENTO?
Diodos.....................................................................................................................................3
Tipos de Diodos......................................................................................................................5
Transistores ............................................................................................................................6




Conceptos generales
Introducción
Los componentes activos son aquellos que son capaces de excitar los circuitos o de
realizar ganancias o control del mismo. Fundamentalmente son los generadores eléctricos
y ciertos componentes semiconductores. Estos últimos, en general, tienen un
comportamiento no lineal, esto es, la relación entre la tensión aplicada y la corriente
demandada no es lineal.

Diodos

Un diodo es un dispositivo que permite el paso de la corriente eléctrica en un determinado
sentido, bloqueándola cuando ésta circula en sentido contrario.

 UNION PN

Los diodos se fabrican mediante la unión de

dos materiales semiconductores tipo P y N

separados por una juntura llamada barrera o

unión. Cuando esta barrera es de germanio, el

diodo presenta una caída de voltaje de 0.3

voltios en sus terminales con polarización

directa y cuando es de silicio la caída de

voltaje es de 0.7 voltios aprox. Idealmente, el

funcionamiento de un diodo se manifiesta

mediante una resistencia nula, cuando la

corriente entre sus terminales fluye de ánodo a

cátodo (polarización directa) y una resistencia

infinita en sentido opuesto (polarización inversa), esta propiedad es altamente utilizada

en aplicaciones de rectificación, es decir, en el proceso de convertir una señal de corriente

alterna en una corriente continua.

Circuitos básicos de rectificación

Rectificación de media Onda

En un rectificador de media onda,
la señal de salida corresponde un
semiciclo de la señal sinusoidal de
entrada, y es el semiciclo positivo
o el negativo, dependiendo del
sentido hacia donde esté ubicado
el diodo.

Rectificación de onda completa

(con transformador)
La configuración para un
rectificador de onda completa,
incluye dos diodos los cuales cada
uno se encarga de conducir en
cada semiciclo y se aprovecha la
totalidad de la señal de entrada, en
este caso es necesario utilizar un

transformador con tab central para
referenciar a 0 voltios.

Rectificación de onda completa

(con diodos)
El rectificador de onda completa,
utiliza cuatro diodos en
configuración puente, en este caso
no es necesario el tab central y
conducen dos diodos por cada
semiciclo, este tipo de rectificador
es más eficiente que el rectificador
de onda completa con tab central y
es utilizado bastante en
aplicaciones de instrumentación y
medición.

Tipos de Diodos

 DIODO ZENER: Es un tipo especial de diodo con unas características propias que
permiten que sea utilizado en aplicaciones de regulación de voltaje. Cuando se
polariza de forma directa, funciona como un diodo rectificador normal, sin embargo,
al polarizarlo inversamente, el voltaje entre sus terminales varía conforme lo hace la
fuente que lo alimenta, mientras su valor no supere el voltaje de tensión o de Zener
propio de cada diodo, en este caso el aumento de voltaje es muy pequeño y se
puede considerar que no aumenta y se mantiene constante. En el mercado existen
diodos Zener con una amplia variedad de valores de tensión de Zener para cada
aplicación de regulación.
 DIODO LED: El LED (Light Emitting Diode) es un tipo especial de diodo, que trabaja
como un diodo común, pero que al ser atravesado por la corriente eléctrica en
polarización directa, emite luz. Existen diodos LED de varios colores que dependen
del material con el cual fueron construidos. Hay de color rojo, verde, amarillo,
ámbar, infrarrojo, entre otros.
 FOTODIODO: En este tipo de diodos, al conectarlos en polarización inversa,
permiten o no el paso de corriente eléctrica dependiendo de la intensidad de luz que
incide sobre él.
 DIODO LASER: Los diodos laser don diodos emisores de luz mediante el principio
de emisión estimulada, lo cual le permite generar un haz de luz bastante estrecho,
enfocado y puro. El diodo láser también se conoce como láser semiconductor o
también como láseres de inyección, Estos diodos pueden producir luz visible (roja,
verde o azul) y luz invisible (infrarroja). Sus aplicaciones más comunes se pueden
ver en el campo de las comunicaciones, en la cual los láseres pueden transmitir
señales mediante fibra óptica, a grandes distancias y altas velocidades. También se
utilizan bastante en los lectores de discos compactos.
 DIODO SCHOTTKY: A diferencia del diodo rectificador normal de unión P-N, el
diodo Schottky tiene una unión Metal-N, este tipo de diodo posee características que
lo hacen más parecido a un diodo ideal, ya que su caída de voltaje en polarización
directa está entre 0.25 y 0.4 voltios, sin embargo, en aplicaciones de potencia no es
muy utilizado puesto que no tiene gran capacidad de conducción de corriente y no
acepta altos voltajes en polarización inversa, por lo que como rectificador no se
comporta bien, por otro lado, si es muy utilizado en circuitos donde se manejen altas
velocidades de conmutación y bajos consumos de energía, como en computadores

 Transistores

Un transistor, es un dispositivo semiconductor que permite el control y la regulación de

una corriente grande mediante una señal muy pequeña. Dentro de sus aplicaciones

importantes se encuentran las de amplificación de corriente, conmutación de cargas y

como oscilador.

 TRANSISTOR BIPOLAR

Comúnmente se encuentran los transistores de unión bipolar o (BJT), fabricados

normalmente de Germanio, Silicio o Arseniuro de galio, materiales que poseen cualidades

semiconductoras, los transistores bipolares se pueden encontrar en dos configuraciones

NPN y PNP, los cuales poseen tres capas con conexión física externa y por tanto

veremos estos transistores físicamente con tres paticas o puntos de conexión llamados:

emisor, base y colector respectivamente. La zona N con elementos donantes

de electrones (cargas negativas) y la zona P de aceptadores o "huecos" (cargas

positivas). En este tipo de transistores, la corriente que fluye entre emisor y colector

depende de la corriente que ingresa por la base.

CIRCUITOS COMUNES

INTERRUPTOR

Una aplicación común de los transistores bipolares es la de conmutación de cargas, en

este caso, este trabaja en las zonas de corte y saturación. En un circuito con transistor

NPN por ejemplo, cuando la base se conecta a tierra a través de la resistencia Rb, el

transistor trabaja en corte, y por lo tanto no fluye corriente a través de colector a emisor y

cuando la base es conectada a la fuente, se genera una corriente de base a emisor lo

cual permite que fluya una corriente proporcional entre colector a emisor, más

precisamente por la resistencia de colector Rc que en este caso representa la carga.

AMPLIFICADOR

Existen varias configuraciones para amplificadores con transistores, una de ellas es como

emisor común, en la que la señal variable y de baja intensidad es amplificada mediante

este circuito. Dicha señal ingresa mediante el capacitor C1, el cual se encarga de filtrar

cualquier componente de señal continua, ya que la señal que se desea amplificar es

alterna, el divisor de voltaje formado por R1 y R2 genera un punto de referencia para la

señal evitando distorsiones, la resistencia Re y el capacitor Ce en el emisor, se colocan

para dar estabilidad al amplificador, la señal amplificada se toma a través de la

resistencia de colector Rc.

OSCILADOR

Los osciladores son muy utilizados en circuitos de radio y dentro de las varias

configuraciones existentes, se encuentran los Hartley, el cual es un circuito electrónico

basado en un oscilador LC. Se trata de un oscilador de alta frecuencia que debe obtener a

su salida una señal de frecuencia determinada sin que exista una entrada.

 FET

También existen los transistores unión unipolar o de efecto de campo, los terminales

se denominan drenador (drain), puerta (gate) y surtidor (Source), en este caso, la puerta

hace las veces de base de los transistores BJT y la corriente que fluye entre drenador y

surtidor depende del voltaje suministrado por la puerta.

Los transistores de efecto de campo o FET más conocidos son los JFET (Junction Field

Effect Transistor), MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor FET) y MISFET (Metal-Insulator-

Semiconductor FET).

Así como los transistores bipolares se dividen en NPN y PNP, los de efecto de campo o

FET son también de dos tipos: canal n y canal p, dependiendo de si la aplicación de una

tensión positiva en la puerta pone al transistor en estado de conducción o no conducción,

respectivamente. Los transistores de efecto de campo MOS o MOSFET son usados

extensísimamente en electrónica digital, y son el componente fundamental de los circuitos

integrados o chips digitales.

Otra variación de los transistores, es la de los fototransistores, los cuales funcionan de

una manera muy similar a la de los transistores BJT y FET, con la diferencia que la

conducción de la corriente eléctrica depende de la luz que incide en el haciendo las veces

de corriente de base. 

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