EL DIODO - PARTE 1

DIODOS SEMICONDUCTORES

DIODO IDEAL:

El diodo ideal es un componente discreto que permite la circulación de corriente entre sus terminales en un determinado sentido, mientras que la bloquea en el sentido contrario. 

El funcionamiento del diodo ideal es el de un componente que presenta resistencia nula al paso de la corriente en un determinado sentido, y resistencia infinita en el sentido opuesto. La punta de la flecha del símbolo circuital, representada en la figura, indica el sentido permitido de la corriente. 

Mediante el siguiente ejemplo se mostrará el funcionamiento ideal de un diodo en circuito sencillo.

DIODO REAL:

Las principales diferencias entre el comportamiento real e ideal son:

1. La resistencia del diodo en polarización directa no es nula.
2. La tensión para la que comienza la conducción es V_ON.
3. En polarización inversa aparece una pequeña corriente.

Curva característica del diodo

RELACIÓN ENTRE LA CORRIENTE Y LA TENSIÓN EN UN DIODO

Donde:

i_{D:   corriente en el diodo}

V_{D:  Diferencia de potencial a través del diodo}

I_{0:   Corriente de fuga}

_{q:    Carga del electrón}

k:    Constante de Backzman ( k= 1.38*10^-23)

T:    Temperatura absoluta en ºK

n:    Constante empírica entre 1 y 2

La ecuación lo podemos simplificar de la siguiente manera:

Si se opera a temperatura ambiente (T=25ºC)

Si:     n=1   a 25ºC, entonces  nVT =26mV

         n=2   a 25ºC, entonces  nVT =52mV

n=1; para diodo de Germanio

n=1.3,1.6,2;  para diodo de Silicio

RESISTENCIA ESTÁTICA

Relaciona voltaje y corriente fijas asociados con el punto de operación DC

RESISTENCIA DINÁMICA

Se determina por la forma de la curva en el análisis de AC

EFECTO DE LA TEMPERATURA

Donde:

T₀  :Temperatura ambiente 25ºC 

T1  :Nueva temperatura del diodo

V_ɣ(T0) : Tensión umbral a temperatura ambiente 

V_ɣ(T1): Tensión umbral a nueva temperatura

k:  Coeficiente de temperatura

k=-2.5mV/ºC, para diodo de Germanio

k=-2.0mV/ºC, para diodo de Silicio

NOTA:   El valor de tensión umbral del diodo a temperatura ambiente se suele considerar 0.6< V_ɣ <0.7

HOJA DE ESPECIFICACIONES DEL DIODO

Proporcionado por los fabricantes

1. Máximo voltaje de sentido directo a una corriente y temperatura específicos

2. Máxima corriente en sentido directo a una temperatura específica

3. Máxima corriente inversa

4. Voltaje inverso(PIV) a una temperatura específica

5. Máxima capacidad

6. Máximo tiempo de recuperación

7. Temperatura máxima de operación

8. Rango de frecuencia, nivel de ruido, disipación de potencia

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PROGRAMACIÓN DE MICROCONTROLADORES PIC EN CCS COMPILER

MICROCONTROLADORES PIC

Son dispositivos electrónicos de tipo circuito integrado y son programables. Hay distintas familias como 12Fxx; 16Fxx; 18Fxx; etc.

En esta imagen se muestra al PIC 16f877A (gama media)

DIFERENCIAS ENTRE UN MICROCONTROLADOR Y MICROPROCESADOR

Ambos son dispositivos programables
Diferencias

Les mostrare algunas características del PIC 16f877A, ya que en los ejemplos y ejercicios que se desarrollaran usaremos a este microcontrolador.

CARACTERÍSTICAS DEL PIC 16F877A

PERIFÉRICOS DEL PIC 16F877A

 Hasta 20 MHz de velocidad

 Flash 8Kb x 14 bit

 EEPROM 256 x 8

 Hasta 14 fuentes de interrupción

 Power on Reset (POR)

 Power on timer (PWRT)

 Watchdog Timer (WDT)

 Sleep Mode

 El CPU tiene acceso a la memoria de programa

 Amplio Voltaje de Operación 2.0 a 5.5 V

 Corriente de pines de hasta 25 mA

 Bajo consumo de potencia

 Timer 0; Timer Counter de 8-bit, prescaler de 8 bit

 Timer 1; Timer Counter de 16-bit, puede ser incrementado externamente durante el sleep

 Timer 2; Timer Counter de 8-bit, registro de periodo de 8 bit.

 Módulos PWM Capture y Comparador 10 y 16 bit

 Convertidor A-D 8 entradas, 10 bit

 I2C

 USART/SCI

OSCILADOR

Dispositivo que le indica al PIC cual es la velocidad del trabajo. No tiene polaridad. Conocido como cristal de cuarzo.

ENTORNO DE PROGRAMACION

Trabajaremos con el CCS-COMPILER, lo encontraran en la pestaña programas o dándole click AQUÍ.

CCS COMPILER (PIC C COMPILER)

Es un lenguaje de alto nivel utilizado para hacer programas informáticos y también usado para programar Microcontroladores ya que es muy fácil de manejar y comprender.

El lenguaje C es uno de los lenguajes mas rápidos y potentes que existe hoy en día, con una sintaxis sumamente compacta y de alta portabilidad.

NOTA: 

• Se explicara mejor el entorno de trabajo cuando desarrollemos nuestro primer proyecto en este entorno de programación.
• Se ira explicando directivas y sentencias usadas en la programación de PIC's, en cada uno de los diferentes ejemplos que iremos desarrollando.

SIMULANDO EN PROTEUS

Para la simulación de nuestros proyectos realizados, necesitaremos de este simulador, lo encontraran en la pestaña programas del blog o simplemente haciendo click AQUI.

Yo usare la versión 7.7 de este programa, pero ustedes pueden usar cualquier versión. También les dejare la versión 8 para que puedan descargarla.

Se ira explicando el uso del programa, acorde vayamos avanzando con los ejemplos de programación que haremos.

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ELECTRÓNICA BÁSICA - Parte 2

EL CONDENSADOR:

Componente que almacena una carga eléctrica, para liberarla posteriormente. La cantidad de carga que almacena se mide en faradios (F). El valor se suele expresar en microfaradio (10 elevado a -6 faradios) o el picofaradio (10 elevado a -12 faradios). 
Podemos encontrar condensadores electrolíticos y no electrolíticos.
Los condensadores electrolíticos están compuesto de una disolución química corrosiva, y siempre hay que conectarlos con la polaridad correcta.
El condensador no electrolítico se conecta sin tener en cuenta la polaridad.

Condensador en la realidad. A la derecha el condensador electrolítico y a su izquierda el no electrolítico.


Carga y Descarga del Condensador:

Vamos a ver como se carga y descarga un condensador partiendo de un circuito muy sencillo, en el que solo tenemos una resistencia de salida R2 y un conmutador, para cargar o descargar el condensador, dependiendo de su posición. La R1, como ya veremos es para poder controlar el tiempo de carga y se llama resistencia de carga.

Carga del Condensador


















Al poner el conmutador en la posición del circuito anterior, el condensador estará en serie con R2 y estará cargándose. El tiempo de carga dependerá de la capacidad del condensador y de la resistencia. Como se indica en la gráfica el condensador se ira cargando hasta alcanzar su máximo valor de carga en un intervalo de tiempo determinado por 5 x R1 x C segundos.
Es recomendable colocar la resistencia de carga, ya que la corriente de carga seria muy alta y dañaría el condensador. Recuerda que según la ley de Ohm (V=IxR), entonces I=V/R, si R es muy pequeño I será muy grande .
Una vez que el condensador se cargó completamente, este se comportará como un interruptor abierto

Descarga del Condensador

Como se observa en la imagen, hemos cambiado la posición del conmutador y ahora la carga del condensador se descargará sobre la resistencia de salida R2.
Igual que antes, esta descarga no será instantánea, dependerá de la R2 de salida y de la capacidad del condensador. La formula para la carga y descarga del condensador es la misma. A mayor R2 mayor tiempo de descarga.
Tampoco es recomendable hacer la descarga del condensador sin una resistencia de descarga.

Condensador como Filtro:

Tenemos un condensador en paralelo con una resistencia, alimentados por una corriente alterna (fíjate en la forma de las ondas en el dibujo).

El voltaje de salida de nuestro circuito será:

Mas adelante, cuando se haga el diseño de una fuente de alimentación, se explicara mejor sobre este tema.

EL DIODO

Por ahora explicaremos lo mas importante de un diodo, ya que mas adelante en un publicación aparte, se explicará características de este componente que nos permitirá hacer un buen diseño, los diferentes tipos de diodos y sus aplicaciones en la electrónica.

Es un componente electrónico que permite el paso de la corriente eléctrica en una sola dirección (polarización directa). Cuando se polariza inversamente no pasa la corriente por él.

Polarización Directa
El ánodo se conecta al positivo de la batería y el cátodo al negativo. El diodo conduce con una caída de tensión de 0.6 a 0.7. El valor de la resistencia interna seria muy bajo. Se comporta como un interruptor cerrado.

Polarización Inversa

El ánodo se conecta al negativo y el cátodo al positivo de la batería. El diodo no conduce y toda la tensión de la pila cae sobre el. Puede existir una corriente de fuga del orden de µA. El valor de la resistencia interna sería muy alto Se comporta como un interruptor abierto.

EL DIODO LED

Diodo que emite luz cuando se polariza directamente . Estos diodos funcionan con tensiones alrededor de 2V por lo que es necesario colocar una resistencia en serie con ellos cuando se conectan directamente a una pila de tensión mayor. La tensión con la cual funciona estos diodos varía de acuerdo al color. La patilla larga nos indica el ánodo(+).

Les dejo una tabla donde se ve la tensión umbral de diferentes led. 

El símbolo eléctrico es:

EL TRANSISTOR

Este componente electrónico se explicará mas profundamente en un apartado referido solo a él.

Componente electrónico que se puede usar como interruptor y amplificador. La forma de trabajar de un transistor son:

• En activa: amplificador de señales
• En corte: Ibase=0. No deja pasar la corriente entre Colector-Emisor(circuito abierto)
• En saturación: Existe una Ibase. Deja pasa toda la corriente entre Colector-Emisor(circuito cerrado).

Podemos encontrar estos siguientes tipos de transistores:

BJT(transistores de unión bipolar)

   -NPN

   -PNP

FET(transistores de efecto de campo)

   -MOSFET: canal N y canal P

   -JFET; canal N y canal P

    

En la realidad se encuentra diferentes formas de transistores. Les dejo unas imágenes para que vea las distintas formas

Mas adelante estaremos publicando un post, en el que se explicará mas a fondo los diferentes tipos y el funcionamiento del transistor

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ELECTRÓNICA BÁSICA -Parte 1

En este post vamos a explicar los principales componentes utilizados en electrónica. Por ser un curso básico no se entrará en detalles demasiados complicados, solamente en el uso, forma de conexión y su funcionamiento.

RESISTENCIAS:

Encontraremos diferentes tipos de resistencias, tales como:

• Resistencias fijas
• Resistencias variables
• Fotoresistencias o LDR
• Termistor

Resistencias Fijas:

Siempre tienen el mismo valor. Su valor es determinado por un código de colores. Son usados para limitar o impedir el paso de la corriente por alguna parte del circuito. Los símbolos para representarlos en un circuito son los siguientes:

Esta es una imagen de como es la resistencia en la realidad

 

Como se podrá observar en la imagen, tienen unas barras de colores(código de colores) lo cual determinará el valor de la resistencia en ohmios(Ω).

Les dejo una imagen para que puedan observar como se obtiene el valor de la resistencia a partir de este código de colores.

Veamos cual es el valor de la siguiente resistencia.

El primer color nos indica que tiene un valor de 2, el segundo de 7, el tercero valor dice que hay que multiplicarlo por 100.000,osea 27*100.000, que vendría a ser igual a 2.7MΩ.

Resistencias Variables;

Tenemos a los potenciómetros y reóstatos.

Potenciómetro: Consta de 3 terminales. El valor del potenciómetro se obtiene midiendo la resistencia entre los terminales extremos, esta resistencia siempre es fija.

Para poder obtener una resistencia variable se debe conectar el terminal central a uno de los extremos. Es un divisor de tensión ajustable a voluntad.

Su símbolo es:

Potenciómetro en la realidad

 Reostato: Este es muy similar al potenciómetro, con la diferencia que este solo usa dos terminales, el móvil y uno de los extremos. Siempre se utilizan en un circuito en serie con otros elementos eléctricos.

NOTA: Un potenciómetro puede ser usado como reóstato, pero un reóstato no puede ser usado como potenciómetro.

LDR o Resistencia Variable con la Luz:

Resistencia que varía al incidir sobre ella el nivel de luz. Normalmente su resistencia disminuye al aumentar la luz sobre ella. Suelen ser utilizados como sensores de luz ambiental o como una fotocélula que activa un determinado proceso en ausencia o presencia de luz.

Cualquier símbolo que tenga flechas hacia el significa que cambia al actuar la luz sobre el. Su símbolo es:

El Termistor:

Son resistencias que varían su valor en función de la temperatura que alcanzan. Hay dos tipos: la NTC y la PTC. 

   NTC : Aumenta el valor de su resistencia al disminuir la temperatura (negativo).

   PTC: Aumenta el valor de su resistencia al aumentar la temperatura (positivo).

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