Unidade: Introdución á Electrónica

Tecnoloxía 4º ESO

DIFERENCIA ENTRE ELECTRICIDADE E ELECTRÓNICA. A

 Electricidade 

aproveita   os 

fenómenos   eléctricos   para   obter  potencia ou enerxía, por exemplo:  A prancha eléctrica ou o ventilador  son   aparellos   eléctricos,   xa   que  empregan   electricidade   para  producir   enerxía   calorífica   ou   o  movemento dunhas aspas segundo  o caso. A  Electrónica  usa   a   electricidade  para   levar   información,   por  exemplo   o   timbre   eléctrico   para  informar   de   que   alguén   chama   a  porta,   ata   os   complexos   sistemas  informáticos   para   traballar   con  cantidades   enormes   de   datos.  Desta   forma   os   aparellos  electrónicos   son   os   que   usan   a  electricidade para indicar, mostrar  ou informar de algún xeito.  COMPOÑENTES ELECTRÓNICOS. Todo circuíto electrónico está formado por uns compoñentes básicos:

Páxina 1 de 14

Unidade: Introdución á Electrónica

Tecnoloxía 4º ESO

Todos estes compoñentes atópanse cando se abre calquera aparello electrónico (como un  ordenador, un DVD ou un reprodutor de MP3) integrados nun circuíto impreso ou placa  base. COMPOÑENTES PASIVOS. RESISTENCIAS. En electricidade se estudan as resistencias desde o punto de vista da súa oposición ao paso  da corrente eléctrica, o cal fai que as resistencias produzan calor e deban soportar grandes  potencias (exemplos de usos: unha prancha eléctrica, un forno, un radiador eléctrico, unha  tostadora, un secador de pelo, etc). En electrónica, en xeral, trabállase con valores de corrente máis  pequenos. O uso que se lle  da é o de limitar o valor da intensidade que pasa polo circuíto (evitando así que queimen  compoñentes electrónicos máis sensibles como díodos, transistores, etc). Hai varios tipos:

Resistencias fixas: A   súa   representación   nos   circuítos  pode ser: 

As unidades en que se expresan son os Ohmios (Ω) Cantos máis grande sexa a resistencia (maior valor en ohmios), máis se opón ao paso da  corrente e máis baixa será esta última no circuíto. En electrónica adoita traballarse con correntes moi baixas (de miliamperios ou menores),  así os valores das resistencias adoitarán ser altos (múltiplos de ohmio como KΩ ou MΩ). Páxina 2 de 14

Unidade: Introdución á Electrónica

Tecnoloxía 4º ESO

As resistencias poden levar un código de cores que indica o seu valor en ohmios:

Resistencias variables ou potenciómetros: A súa representación nos circuítos pode ser: 

Constitución interior dun potenciómetro lineal e dun rotativo:

Páxina 3 de 14

Unidade: Introdución á Electrónica

Tecnoloxía 4º ESO

CONDENSADORES. Son   compoñentes   capaces   de  acumular   carga   eléctrica   que   logo  poden   liberar   cando   nos   interese;   é  dicir,   poden   funcionar   como   pilas  durante   un   tempo   limitado,   pero  infinitas recargas. Os seus símbolos circuitais son:  A  capacidade  do   condensador indícanos  a  cantidade  de  carga  que  este pode  acumular.  Mídese   en   faradios   (F)   aínda   que   adoita   ser   un   submúltiplo,   milifaradios   (mF),  microfaradios (μF), picofaradios (pF), etc. Os condensadores están formados por 2 superficies (armaduras) condutoras, separadas por  un dieléctrico (non condutor) que da nome ao tipo de condensador. Así   temos  condensadores  cerámicos,   de  poliéster,   electrolíticos,  de   papel,   de  mica  e   de  tántalo.

Páxina 4 de 14

Unidade: Introdución á Electrónica

Tecnoloxía 4º ESO

Nota:  Os   condensadores   electrolíticos   teñen   polaridade,   que   hai   que   respectar   se   non  poden explotar. Ademais un dato que adoitan indicar os condensadores  é a súa máxima  tensión de traballo. O funcionamento do condensador nun circuíto é o seguinte:

Unha aplicación común dos condensadores é en circuítos temporizadores, onde o tempo de  carga   e   descarga  é   un   múltiplo   (aproximadamente   5   veces)   da  constante  de   tempo   do  condensador (τ): 

Páxina 5 de 14

Unidade: Introdución á Electrónica

Tecnoloxía 4º ESO

COMPOÑENTES ACTIVOS. Son   aqueles   compoñentes   construídos   con   material   semicondutor   formado   a   partir   de  Silicio (Si) e Xermanio (Ge). Se ao Silicio se lle engade Indio se crea un  semicondutor tipo P  (positivo) que tende a  absorber electróns. Se ao Silicio se lle engade Antimonio, se crea un  semicondutor tipo N  (negativo), que  tende a emitir electróns. Os   compoñentes   que   veremos   poden   construírse   con   semicondutores   tipo   P,  semicondutores tipo N ou combinando os dous tipo anteriores. LDR OU FOTORRESISTENCIAS. LDR  son as siglas en inglés de  Light Dependant Resistor  (resistencia  que varía coa luz). Son resistencias variables nas que o seu valor varía  en función da luz que reciben.

A súa representación nos circuítos pode ser: 

Adoitan ter un valor elevado en escuridade,  baixando moito o seu valor cando incide a  luz sobre el.

TERMISTORES. Son resistencias cuxo valor depende da temperatura (dun  xeito   moito   maior   que   nunha   resistencia   normal),  dependendo de que o seu valor aumente ou diminúa coa  temperatura teremos: Páxina 6 de 14

Unidade: Introdución á Electrónica

•

NTC:

•

PTC:

Tecnoloxía 4º ESO

NTC   (Negative   Temperature   Coefficient):  O   seu   valor   óhmico

 diminúe 

coa 

temperatura.

PTC (Positive Temperature Coefficient):  O   seu   valor   óhmico  aumenta  coa  temperatura.

DÍODOS. Se   basean   en   combinar   un   semicondutor   tipo   N   e   outro   tipo   P,  dando lugar ao que se denomina Unión P­N ou Díodo.

Páxina 7 de 14

Unidade: Introdución á Electrónica

Tecnoloxía 4º ESO

Polarización dun díodo: A característica esencial dun díodo é que deixa circular a corrente  nun sentido pero se opón á súa circulación no sentido contrario. (É dicir funciona coma un  interruptor). A polarización dun díodo pode ser directa ou inversa. Polarización   directa:  O   terminal  positivo   da  pila   se  aplica   na   zona   P   (positiva)   e   o   símbolo   do   díodo  coincide co sentido da corrente. O díodo se comportará  coma   un   interruptor   pechado   e   a   lámpada   se  iluminará. Polarización inversa:  O terminal negativo da pila se  aplica na zona P (positiva) e o símbolo do díodo se  opón ao sentido que debería ter a corrente. O díodo se  comportará coma un interruptor aberto e a lámpada  non se iluminará. Nota:  Se a tensión inversa é moi alta, o díodo pode entrar na zona de avalancha (conduciría moita   corrente   antes   de   queimarse).   Algúns   díodos   como   o   Zéner   están   especialmente   fabricados   para   traballar na zona de avalancha.

TIPOS DE DÍODOS: Díodos   LED   (Light   emitter   diode):  Os   LED   emiten   luz  cando   se   atopan   en   polarización   directa;   unha   das   súas  funcións máis típicas é avisar de que un aparello electrónico  está aceso. O seu símbolo é: 

A pata longa dos LED é o seu terminal positivo (ánodo). Díodos   rectificadores: 

Adoitan   utilizarse   en   circuítos 

transformadores de corrente alterna a corrente continua, eliminando  a corrente no momento en que están polarizados en inversa.

Páxina 8 de 14

Unidade: Introdución á Electrónica

Tecnoloxía 4º ESO

O seu símbolo é: 

Imaxe:  Circuíto   rectificador   de   media onda. Fotodíodos:  Utilízanse   como   detectores   de   luz   en   circuítos   electrónicos  automáticos, como por exemplo, apertura automática por infravermellos. O seu símbolo é:  Para o seu funcionamento, o fotodíodo é polarizado en inversa, producíndose  unha circulación de corrente cando o fotodíodo é excitado pola luz. Díodos   Zéner:  Empréganse   como   estabilizadores   de   tensión   en  circuítos transformadores. O seu símbolo é:  O díodo Zéner debe ser polarizado en inversa chegando á súa zona de avalancha, mantén a  súa tensión constante e igual a Vz (hai díodos de 5V, 7V, 9V, etc).

Páxina 9 de 14

Unidade: Introdución á Electrónica

Tecnoloxía 4º ESO

TRANSISTORES. Os  transistores   son   semicondutores   que   constan   de   3   terminais:  Emisor,  Colector e Base. Para  que  o transistor funcione, debemos polarizalo de xeito que a  unión B­E quede  en  directa e a unión C­B en inversa. Os transistores bipolares están constituídos por 3 zonas  tipo P e tipo N alternas. Hai 2 tipos: Transistor bipolar N­P­N: O   Colector   e   o   Emisor   están  conectados ás dúas zonas N e a Base á  zona P. Na imaxe se indica a correcta  polarización do transistor. No circuíto equivalente con díodos, se ve que a unión B­E  equivale a un díodo polarizado en directa, mentres que a  unión C­B equivale a un díodo polarizado en inversa.

Transistor bipolar P­N­P: O Colector e o Emisor están conectados ás  dúas zonas P e a Base á zona N. Na imaxe se  indica a correcta polarización do transistor. No circuíto equivalente con díodos, a unión B­E debe  ser como un díodo polarizado en directa, mentres que  a unión C­B equivale a un díodo polarizado en inversa.  Para logralo, as polaridades das pilas son as contrarias  que no tipo anterior. Páxina 10 de 14

Unidade: Introdución á Electrónica

Tecnoloxía 4º ESO

Análise do circuíto de polarización dun transistor N­P­N: Se   VBB=0V   a   unión   B­E   está   cortada  (non circula corrente). O transistor está  en corte. Se  VBB  é  suficiente para  que VBE>0,6V,  entón a unión B­E está en directa. E V CC  fará que a unión B­C estea na zona de  avalancha   e   circulará   unha   gran  corrente ICE. 

As fórmulas do circuíto de polarización do transistor son: IB é pequena e se pode aproximar IE = IC. β é a ganancia do transistor e pode ser maior de 100.

O transistor pode funcionar en un destes 3 estados: •

En Corte: IB=0mA e VBE<0,6V. Entón a IC=0mA. Non conduce corrente.

•

Zona   activa   (como   amplificador):  Se   VBE>0,6V   e   IB>0   pero   non   moi   alta.   Se  cumpren as fórmulas dadas anteriormente e I C=β*IB. A corrente IC se amplifica nun  factor β respecto a IB.

•

En saturación: Se VBE>0,6V e IB>>0 (IB é bastante grande). IC<β*IB .

Páxina 11 de 14

Unidade: Introdución á Electrónica

Tecnoloxía 4º ESO

CIRCUÍTOS INTEGRADOS. Os circuítos integrados ou chips  son  dispositivos que  conteñen  unha gran  cantidade   de  compoñentes electrónicos (díodos, transistores, resistencias, etc.) de moi pequeno tamaño e conectados entre si. Desta forma afórrase espazo e redúcese a posibilidade de erro nas conexións.

Os circuítos integrados máis populares, aparte dos microprocesadores dos  ordenadores, son os chamados 555, que se usan como Temporizadores  para regular luces intermitentes, etc. Cada   circuíto   integrado   ten   a   súa   simboloxía.   Polo   xeral   represéntanse   mediante   unha  simple   caixa   co   número   de   terminais   que   teñan;   dentro   da   caixa   escríbese   algunha  indicación sobre o tipo de circuíto do que se trata. CIRCUÍTOS IMPRESOS. Todos   os   compoñentes   electrónicos   (díodos,   condensadores,   resistencias,   transistores, circuítos   integrados,   etc.)   anteriormente   vistos   se   soldan   sobre   unha   placa   de   material condutor, configurando así o que se coñece por circuíto impreso. A   placa   de   circuíto   impreso   (PCI)   ten   un  soporte de material illante (baquelita, fibra de  vidro...)   que   inicialmente  ten   unha  das  súas  caras   cuberta   de   cobre.   Logo   dun   proceso  químico, elimínase parte do cobre, quedando  o   resto   en   forma   de   pistas   condutoras   que  unen   os   compoñentes   electrónicos,   seguindo  un esquema eléctrico.

Páxina 12 de 14

Unidade: Introdución á Electrónica

Tecnoloxía 4º ESO

Exercicio: Usando o código de cores das resistencias, determina o valor das seguintes resistencias:

    Resistencia

Valor (Ω)

Marrón­negro­negro­dourado Vermello­negro­azul­prata Vermello­violeta­vermello­prata Verde­amarelo­marrón­prata Marrón­vermello­verde­ouro

Fai agora o proceso inverso, a partir dos valores das resistencias, indica que cores deberían  ter as franxas das resistencias, sabendo que son todas dun 10% de tolerancia.: 1ª franxa 2ª franxa

3ª franxa

4ª franxa

Valor R (Ohmios) 15K Ω 350 Ω 1,2K Ω 2M Ω 33 Ω 3,5K Ω 790 Ω 65M Ω 47K Ω 12 Ω

Páxina 13 de 14

Unidade: Introdución á Electrónica

Tecnoloxía 4º ESO

Exercicio:  Como  se indica nos apuntes, os compoñentes activos utilizados nos circuítos  electrónicos fanse con material semicondutor. Busca unha táboa periódica (por exemplo en internet), reproduce no teu caderno a parte  dela onde está a división entre metais e non metais (busca a escaleira de separación). Busca en Wikipedia a entrada: Semicondutor e indica cales dos elementos que indicaches se  usan como semicondutores.

Exercicio:  Busca en internet (Galipedia: LDR) que elementos da táboa periódica (que xa  atopaches anteriormente), se usan para fabricar os LDR ou fotorresistencias.

Páxina 14 de 14