Hasta ahora, el único dispositivo que ha aparecido en el texto es el resistor. En este capitulo se consideran dos dispositivos pasivos adicionales llamados, uno capacitor y el otro inductor (El inductor se analiza con todo detalle en el capitulo 129, los cuales son muy diferentes al resistor en u propósito, operacional y construcción.
A diferencia del resistor, el capacitador y el inductor despliegan sus características totales solo cuando se realiza un cambio en el voltaje o la corriente dentro del circuito en el que están presentes. Además, si se considera la situación ideal, estos dispositivos no disipan energía como lo hace el resistor, sino que la almacenan en una forma que puede ser reingresada al circuito cuando lo requiera el diseño del circuito.
El CAMPO ELECTRICO
Existe una fuerza de repulsión o de atracción entro dos cuerpos cargados. Ahora se analizara este fenómeno con mayor detalle al considerar el campo eléctrico que se presenta por las líneas de flujo eléctrico, las cuales se trazan para indicar la intensidad del campo eléctrico en cualquier punto alrededor del flujo, mas fuerte será el campo eléctrico.
Mientras mayor sea la carga Q en coulomb, mayor será el número de líneas de flujo que se extiendan o finalicen por unidad de área, independientemente del medio circundante. Dos veces la carga producirá dos veces el flujo por unidad de área.
RIGIDEZ DIELECTRICA
Para todo dieléctrico existe un potencial que, si se aplica en el dieléctrico, romperá los enlaces dentro de este y ocasionara que la corriente fluya. El voltaje requerido por la longitud de unidad para establecer la conducción dentro de un dieléctrico es una señal de su rigidez dieléctrica y se denomina voltaje de ruptura. Cuando se presenta la ruptura, el capacitor tiene características muy similares a las de un conductor.
TIPOS DE CAPACITORES
CAPACITOR DE FLUJO
En la actualidad se encuentra disponibles muchos tipos de capacitores de flujos. Algunos de los mas comunes son los capacitores de mica, de cerámica, electrolíticos, de tantalio y de poliéster. El Capacitador de mica plano típico consta básicamente de hojas de mica separadas por laminas metalices. Las placas están conectadas a dos electrodos.
Este sistema completo se capsula en un material aislante de plástico. El capacitor de mica presenta excelentes características frente a variaciones de temperatura y aplicaciones de alto voltaje, además su corriente de fuga es muy pequeña. Los capacitores de mica por lo general, se encuentran en intervalos entre unos cuantos pico farad y 0.2Uf, con voltajes de 100 v o mas.
Video Capacitores e Inductores
TRANSISTORES BIPOLARES DE UNIÓN
INTRODUCCIÓN
Durante el periodo de (1904 -1947), el tubo al vacio o bolbo feu, sin duda, el dispositivo electrónico de mayor interés y desarrollo. El diodo de tubo al vacio fue presentado por J.A flemingen 1904. Poco tiempo después, en 1906 lee de foret le añadió un tercer elemento al diodo al vacio, denominado rejilla de control, con lo que se origino el primer amplificador; el tríodo. En los años siguientes, la radio, la televisión proporcionaron un gran estimulo a la industria de los bulbos. la producción creció, de cerca de un millón de bulbos en 1922 hasta aproximadamente 100 millones en 1937. A principios de los años treinta los tubos al vacio de cuatro y cinco elementos (tretodo y pentodo, respectivamente) cobraron gran importancia en la industria de los bulbos. En los años siguientes, la industria se convirtió en una de las más importantes y se lograron rápidos avances en cuanto al diseño, a las técnicas de fabricación a las aplicaciones de alta potencia y alta frecuencia, y a la miniaturización.
Sin embargo, el 23 de diciembre de 1947, la industria de la electrónica experimento la llegada de un campo completamente nuevo en el interés y en el desarrollo. En la tarde de ese día, Walter h. brattain y jhon verdeen demostraron la acción de amplificación del primer transistor en los laboratorios bell telephone. El transistor original (un transistor de punto de contacto). La ventajas de este dispositivo de estado solido de tres terminales sobre el bulbo se manifestaron de inmediato: era mas pequeño y ligero, no tenia requerimientos. De la presentación anterior se puede deducir, que este es el primer capitulo donde se aborta el análisis de dispositivos con tres o mas terminales. El lector vera que todos los amplificadores (dispositivos que incrementan el voltaje, la corriente o el nivel de potencia) tienen por lo menos tres terminales, donde una controla la flujo de corriente entre las otras dos terminales.
CONSTRUCCIÓN DE TRANSISTOR
El transistor es un dispositivo semiconductor de tres capas que consta de ya sea dos capas de material tipo N y una capa tipo P, o bien de dos capas de material tipo P y una tipo N. al primero se denomina transistor NPN mientras que al segundo transistor PNP. La polarización dc es necesaria para establecer la región de operación adecuada para la amplificación de ac. La capa del emisor se encuentra fuertemente dopada, la de la base ligeramente dopada y del colector solo muy poco dopada. Las capas exteriores tienen espesores mucho mayores que los del material tipo P o tipo N centrales.
OPERACIÓN DEL TRANSISTOR
La operación básica del transistor empleado, el transistor PNP. La operación del transistor NPN es exactamente la misma que si se intercambian los papeles desempeñados por el electrón y el hueco. El espesor de la región de agotamiento se redujo debido a la polarización aplicada, lo que da como resultado un flujo muy considerado de portadores mayoritarios desde el material tipo P hacia el material tipo N.
Ahora eliminaremos la polarización base-emisor del transistor PNP. Considere las similitudes entre esta situación y la del diodo con polarización inversa. Donde el flujo de los portadores mayoritarios es cero, con lo que se ocasiona solamente un flujo de portadores minoritarios.
Ambos potenciales de polarización se aplicaron sobre un transistor PNP, con el flujo de portadores mayoritarios y minoritarios indicando los espesores de las regiones de agotamiento que indican claramente cual unión se encuentra en la polarización inversa, es una gran cantidad de portadores mayoritarios se difundían a través de la unión P–N en polarización directa hacia el material tipo N. la cuestión es ahora si estos portadores contribuirán de forma directa con la corriente de base 1b o si pasaran directamente paso al tipo p. debido al que le material tipo N del centro es muy delgado y tiene un ¡a baja continuidad.
En otras palabras, tuvo lugar una inyección de portadores minoritarios en el material de la región de la base de tipo N combinando con el hecho de que todos los portadores minoritarios en la región de agotamiento atraviesan la unión en polarización inversa de un diodo.
Al aplicar la ley de corriente de kirchooff al transistor como si se tratara de un diodo solo se obtiene. IE=Ic+Ib.
Para transistores de propósito general, Ic se mide en mini amperes, mientras que 1co se mide en micro amperes o en nano amperes. Ico, al igual que I, para un diodo en polarización inversa a la temperatura y debe analizarse cuidadosamente cuando se considera apropiadamente, puede efectuar de manera importante la estabilidad de un sistema de temperatura alta. Las mejoras en las técnicas de fabricación han provocado niveles significantes más bajos de Ico, a tal grado que casi es posible omitir su efecto.
TRANSISTORES DE EFECTO DE CAMPO
INTRODUCCIÓN El transistor de efecto de campo (FET) (por sus siglas en ingles field efect transistor) es un efecto dispositivo de tres terminales que se utiliza para diversas aplicaciones, en gran parte, similar a las del transistor BJT. Aunque existen diferencias importantes entre los dos tipos de dispositivos, también es cierto que tienen muchas similitudes.
La principal diferencia entre dos tipos de transistores es el hecho de que el transistor BJT es un dispositivo controlado por corriente mientras que el transistor JFET es un dispositivo controlado por voltaje. En otras palabras, la corriente 1c es una función directa del nivel de IB para el FET la corriente 1 será una función del voltaje VGS aplicando al circuito de salida se controla por un parámetro del circuito de entrada, en un caso es con un nivel de corriente y el otro con el voltaje aplicado.
Así como existen transistores bipolares NPN y PNP, también hay transistores de efecto de campo de canal –n y canal-p. Sin embargo, es importante recordar que el transistor BJT es un dispositivo bipolar; el prefijo bi indica que le nivel de conducción esta en la función de dos portadores de carga: los electrones y los huecos. El FET es un dispositivo unipolar que depende únicamente de la conducción de electrones (canal-n) o de huecos (canal-p).
El termino “efecto de campo” en el nombre asignado merece cierta explicación. Todos estamos familiarizados con la capacidad de un imán permanente para atraer limaduras de metal hacia el imán sin necesidad de un contacto real. El campo magnético del imán permanente envuelve la limaduras y las atrae hacia el imán mediante un esfuerzo por parte de la líneas de flujo magnético con objetivo de que sean lo mas cortas posibles. Para el caso del FET, establece un campo eléctrico mediante cargas presentes, que controla la trayectoria de conducción del circuito de salida, sin la necesidad de un contacto directo entre las cantidades controladoras y controladas.
Existe una tendencia natural cuando se presenta un segundo dispositivo con un rango de aplicaciones similares a uno ya conocido, compara algunas de las características generales de uno contra otro. Una de las características mas importantes del FET es una gran importancia de entrad. Con un nivel de 1 hasta varios cientos megohmios, excede por muchos niveles típicos de resistencia de entrada de las configuraciones con transistor BJT, lo cual es una característica muy importante para el diseño de sistemas de amplificación lineal de ac. Por otro lado, el transistor BJT tiene una mayor sensibilidad ante cambios en la señal aplicada. En otras palabras, la variación en la corriente de salida, por lo general, es mucho mayor para el caso de los bits que para el caso de los FETs, ante el mismo cambio de voltaje aplicado. Por esta razón, las ganancias comunes de voltaje en ac para los amplificadores de BJT son mucho mayores que para los de FET. En general, los FETs son mas estables a la temperatura que los BJTs, y los de FETs en general, los FETs son mas estables a la temperatura que los BJTs y os primeros son frecuentemente de construcción mas pequeña que los BITs, y los primeros son frecuentemente de construcción mas pequeña que los BITs, lo cual hace particularmente útiles en los circuitos integrados (IC) (por sus siglas en ingles de integrated circuits). Sin embargo, las características de construcción de algunos FETs los pueden hacer de manejo mas dedicado que los BJTs.
Una vez que se presenta la construcción y las características del FET, los arreglos de polarización y el análisis que se desarrollo mediante transistores BJT será muy útil para la deducción de ecuaciones importantes y para la comprensión de los resultados obtenidos de los circuitos FET.
CONSTRUCCIÓN Y CARACTERÍSTICAS DE LOS JFETs
Como se indico anteriormente, el JFET es un dispositivo de terminales, con una terminal capaz de controlar la corriente entre las otras dos. En el análisis del transistor BJT, se utilizo el transistor NPN para la mayoría de las secciones de análisis y diseño, y luego se dedico como una sección al impacto de uso del transistor PNP. Para el caso del transistor JFET, el dispositivo de canal-N aparecerá como el dispositivo principal y se dedicaran párrafos y secciones al impacto de uso de un JFET de canal-P.
La construcción básica del JFET DE CANAL-N la mayor parte de la estructura es el material de tipo N que forma el canal entre las capas intermedio de un contacto óhmico a un terminal refería como drenaje (D), mientras que el extremo inferior del mismo material se conecta por medio de un contacto óhmico a una terminal refería como fuente (s) los dos materiales de tipo p se encuentran conectados entres si y también con la terminal de compuerta (G). Por lo tanto, el drenaje y fuente se encuentran conectados a los extremos del canal tipo N y la compuerta a las dos capas del material tipo P. en ausencia de potencia alguno aplicado el GJFT cuenta con dos PN bajo condiciones si polarización. El resultado es una región de agotamiento la cual se asemeja a la misma región de un diodo bajo condiciones sin polarización recuerde también que una región de agotamiento es aquella región que no presenta por computadores libres y es por tanto y capas de soportar la condición atreves de ella.En raras ocasiones analógicas son perfectas y a veces pueden causar confusiones; sin embargo, la analógica del agua, proporciona cierto significado del control del JFET atreves de la terminal de compuerta y acerca de lo adecuado de la terminología aplica a las terminales del dispositivo.
La fuerte de la presión del agua equivalente voltaje aplicado del drenaje a la fuente, el cual establecerá un flujo de agua (electrones), provenientes del grifo (fuente). La “compuerta”, válvula mediante una señal aplicada (potencial), controlada el flujo de agua (carga hacia el “drenaje”. Las terminales el drenaje y de la fuente se encuentra en los extremos opuestos del canal N por que la terminología esta definida para flujo de electrones.
VGS =0 V, VDS ALGUN VALOR POSITIVO
Se aplica un voltaje positivo VDS a través del canal, y la compuerta se conecta directamente con la fuente para establecer la condición de VDS=0v. El resultado son terminales de compuerta y de fuente con el mismo potencial y una región del agotamiento en el extremo inferior de cada material P similar a la distribución de las condiciones de no polarización, en el instante en que se aplica en voltaje VDD los electrones serán atraídos a la terminal de drenaje, con lo que se establecerá la corriente convencional ID la trayectoria de flujo de carga revela con claridad que las corrientes de drenaje y fuente son equivalentes(ID=IS) bajo las condiciones que aparece EL FLUJO DE CARGA se encuentra relativamente sin inhibición eliminado únicamente por la resistencia del canal N entre el drenaje de Lafuente. Suponiendo una resistencia en uniforme en el canal N, la resistencia del canal puede descomponerse en las divisiones la corriente ID establecerán los niveles de voltaje atreves del canal.
En el resultado es que la región superior del material de tiempo P estará polarizada en la manera inversa con cerca de V, con la región inferior inversamente polarizada únicamente con 0.5 V. recuerde del análisis de la operación del diodo que, mientras mayor sea la polarización inversa aplica, mas ancha será la región de agotamiento, de ahí la distribución de la región de agotamiento. El hecho de que la unión P-N se encuentre polarizada de forma inversa a través de toda la longitud de cada ocasión una corriente de compuerta de cero amperes. El hecho de que IG 0 A es una característica importante JFET.
La elección de la notación IDSS se deriva del hacho de que es la corriente del drenaje a la fuente (por el termino en ingles source) con una colección de “corto circuito” de la compuerta a la fuente. A medida que avancemos con la presentación de las características del dispositivo veremos que:IDSS y6 la corriente de drenaje máxima de un JFET y esta definida mediante las condiciones V GS = 0 V y VGS.
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