INTRODUCCIÓN

Primero que nada: 

¿Que es la electrónica?

La electrónica es una rama de la física y la ingeniería que se enfoca en el estudio y la manipulación de los electrones y su uso en dispositivos electrónicos. Esta disciplina se centra en el control de corrientes eléctricas y la información que llevan los electrones, lo que permite la creación, diseño y mantenimiento de una amplia gama de dispositivos y sistemas electrónicos. Algunos de los conceptos clave en electrónica incluyen circuitos eléctricos, componentes electrónicos como resistencias, capacitores y transistores, así como la electrónica digital, que se ocupa de sistemas binarios y lógica digital.

La electrónica desempeña un papel fundamental en la tecnología moderna y se encuentra en prácticamente todos los aspectos de la vida cotidiana, desde dispositivos de comunicación como teléfonos móviles y computadoras, hasta electrodomésticos, sistemas de entretenimiento, sistemas de control en la industria, y una amplia variedad de aplicaciones médicas y científicas. La electrónica también es esencial en la investigación y desarrollo de tecnologías emergentes, como la inteligencia artificial, la robótica y la automatización.

Diferencias entre la electricidad y electrónica

La electricidad y la electrónica son dos campos relacionados pero distintos en la ciencia y la tecnología. Aquí tienes algunas de las diferencias clave entre ambas:

Escala de operación:

• Electricidad: La electricidad se refiere a la corriente eléctrica en general y su estudio, que abarca una amplia gama de aplicaciones, desde la generación y distribución de energía eléctrica a gran escala hasta el funcionamiento de dispositivos eléctricos como electrodomésticos. La electricidad puede involucrar corrientes de gran amperaje y voltajes elevados.
• Electrónica: La electrónica se enfoca en dispositivos que operan a una escala mucho más pequeña, donde los electrones son fundamentales. Implica componentes electrónicos, circuitos y sistemas que trabajan con corrientes de baja intensidad y voltajes bajos, como en dispositivos electrónicos, microprocesadores y circuitos integrados.

Componentes y tecnología:

• Electricidad: Los componentes eléctricos comunes incluyen generadores, transformadores, cables, interruptores y motores eléctricos. La tecnología eléctrica se usa para la generación y transmisión de energía eléctrica a larga distancia.
• Electrónica: Los componentes electrónicos incluyen transistores, resistencias, capacitores, diodos, circuitos integrados, etc. La electrónica se centra en la manipulación de señales eléctricas para realizar funciones específicas, como procesar información, amplificar señales, almacenar datos y controlar dispositivos.

Escala de aplicación:

• Electricidad: Se utiliza principalmente en aplicaciones de alto consumo de energía y en sistemas que requieren la transmisión de energía a largas distancias, como la iluminación de edificios, la operación de motores industriales y la generación de electricidad en centrales eléctricas.
• Electrónica: Se encuentra en dispositivos y sistemas más pequeños y portátiles, como teléfonos móviles, computadoras, televisores, radios, sistemas de control industrial, sistemas de comunicación y una amplia gama de dispositivos electrónicos de consumo.

Corriente y voltaje:

• Electricidad: Puede involucrar corrientes de alto amperaje y voltajes elevados, lo que significa que puede ser peligrosa y se requieren medidas de seguridad adecuadas.
• Electrónica: Implica corrientes de baja intensidad y voltajes bajos, lo que generalmente la hace menos peligrosa para las personas.

En este blog creado por Johan Stiven Martinez Serrano de la "Institucion educativa CASD Jose Prudencio Padilla" del grado 10.5 se va hablar sobre los siguientes temas que tienen que ver con la electrónica:

-Diodos
-Transistores
-Resistencias
-Circuitos integrados

TRANSISTORES

 ¿QUE SON LOS TRANSISTORES?

Se llama transistor (del inglés: transfer resistor, “resistor de transferencia”) a un tipo de dispositivo electrónico semiconductor, capaz de modificar una señal eléctrica de salida como respuesta a una de entrada, sirviendo como amplificador, conmutador, oscilador o rectificador de la misma.

Es un tipo de dispositivo de uso común en numerosos aparatos, como relojes, lámparas, tomógrafos, celulares, radios, televisores y, sobre todo, como componente de los circuitos integrados (chips o microchips).

Los transistores tienen su origen en la necesidad de controlar el flujo de la corriente eléctrica en diversas aplicaciones, como parte de la evolución del campo de la electrónica. Su antecesor directo fue un aparato inventado por Julius Edgar Lilienfeld en Canadá en 1925, pero no sería hasta mediados de siglo cuando podría implementarse usando materiales semiconductores (en lugar de tubos al vacío).

Los primeros logros en este sentido consistieron en la ampliación de la potencia de una señal eléctrica a partir de conducirla a través de dos puntales de oro aplicados a un cristal de germanio.

El nombre de transistor fue propuesto por el ingeniero estadounidense John R. Pierce, a partir de los primeros modelos diseñados por los Laboratorios Bell. El primer transistor de contacto apareció en Alemania en 1948, mientras que el primero de alta frecuencia fue inventado en 1953 en los Estados Unidos.

Estos fueron los primeros pasos hacia la explosión electrónica de la segunda mitad del siglo XX, que permitieron, entre muchas otras cosas, el desarrollo de las computadoras.

En la construcción de los transistores hoy en día se emplean materiales como germanio (Ge), silicio (Si), arseniuro de galio (GaAs) o aleaciones de silicio y germanio o silicio y aluminio. Dependiendo del material usado, el dispositivo podrá resistir una cantidad determinada de tensión eléctrica y una temperatura máxima de calentamiento por resistencia.

¿Como funciona un transistor?

Los transistores operan sobre un flujo de corriente, operando como amplificadores (recibiendo una señal débil y generando una fuerte) o como interruptores (recibiendo una señal y cortándole el paso) de la misma. Esto ocurre dependiendo de cuál de las tres posiciones ocupe un transistor en un determinado momento, y que son:

-En activa. Se permite el paso de un nivel de corriente variable (más o menos corriente).

-En corte. No deja pasar la corriente eléctrica.

-En saturación. Deja pasar todo el caudal de la corriente eléctrica (corriente máxima).

En este sentido, el transistor funciona como una llave de paso de una tubería: si está totalmente abierto deja entrar todo el caudal del agua, si está cerrado no deja pasar nada, y en sus posiciones intermedias deja pasar más o menos agua.

Tipos de Transistores

Existen diversos tipos de transistores:

Transistor de contacto puntual. También llamado “de punta de contacto”, es el tipo más antiguo de transistor y opera sobre una base de germanio. Fue un invento revolucionario, a pesar de que era difícil de fabricar, frágil y ruidoso. Hoy en día no se le emplea más.

Transistor de unión bipolar. Fabricado sobre un cristal de material semiconductor, que se contamina de manera selectiva y controlada con átomos de arsénico o fósforo (donantes de electrones), para generar así las regiones de base, emisor y colector.

Transistor de efecto de campo. Se emplea en este caso una barra de silicio o algún otro semiconductor semejante, en cuyos terminales se establecen terminales óhmicos, operando así por tensión positiva. 

Fototransistores. Se llaman así a los transistores sensibles a la luz, en espectros cercanos a la visible. De modo que se pueden operar por medio de ondas electromagnéticas a distancia.

Sacado de: concepto.de/transistor/

¿Como se mide un transistor?

CIRCUITOS INTEGRADOS

¿QUE SON LOS CIRCUITOS INTEGRADOS?

Un circuito integrado (CI), que entre sus nombres mas frecuentes es conocido como chip, es una oblea semiconductora en la que son fabricados muchísimas resistencias pequeñas, también condensadores y transistores. Un CI se puede utilizar como un amplificador, como oscilador, como temporizador, como contador, como memoria de ordenador, o microprocesador. Un CI particular, se puede clasificar como lineal o como digital, todo depende para que sea su aplicación.

Circuitos Integrados Lineales

Los circuitos integrados lineales tienen continuamente salida variable (teóricamente capaces de lograr muchísimos estados) que dependen del nivel de la señal de entrada. Idealmente, cuando la salida instantánea se representa gráficamente contra la entrada instantánea, se muestra en la gráfica como una línea recta. Los circuitos integrados lineales se utilizan tanto como audio frecuencia y como amplificadores de radiofrecuencia.

Los circuitos integrados digitales operan a sólo unos pocos niveles o estados muy definidos, en vez de en un rango de amplitud de señal. Estos dispositivos se utilizan en los ordenadores, modems, redes de ordenadores y contadores de frecuencia. Los bloques fundamentales de construcción son puertas lógicas, que trabajan con datos binarios, llamados así bajo (0 lógico) y alto (1 lógico).

En cuanto al nivel de integración y el número de componentes, los circuitos integrados se clasifican en:

SSI (Small Scale Integration) pequeño nivel: compuesto de entre 10 a 100 transistores
MSI (Medium Scale Integration) medio: compuesto de entre 100 a 1.000 transistores
LSI (Large Scale Integration) grande: compuesto de entre 1.000 a 10.000 transistores
VLSI (Very Large Scale Integration) muy grande: compuesto de entre 10.000 a 100.000 transistores
ULSI (Ultra Large Scale Integration) ultra grande: compuesto de entre 100.000 a 1.000.000 transistores
GLSI (Giga Large Scale Integration) giga grande: compuesto de entre más de un millón de transistores

Información sacada de: https://blog.330ohms.com/2013/12/11/que-son-los-circuitos-integrados/

A continuación un vídeo donde se explica su uso:

¿Como se identifican los circuitos integrados?

Las familias de circuitos integrados se distinguen por el tipo de dispositivo semiconductor y la manera como los dispositivos son interconectados para la conformación de las compuertas. Las más populares son:

-TTL Lógicas de transistores (Transistor-Transistor Logic). Estos circuitos se identifican con una combinación de letras y números que comienzan con el número 74. Por ejemplo: 7400 (NAND de dos entradas, 7402 (NOR de dos entradas),7404 (NOT), 7408 (AND de dos entradas), 7432 (OR de dos entradas), 7464 (XOR de dos entradas), etc.

-ECL Lógica de acoplamiento de emisor (Emitter-Coupled Logic).

-MOS Semiconductor de óxido de metal (Metal-oxide semiconductor).

-CMOS Semiconductor de óxido de metal complementario (Complementary Metal-Oxid Semiconductor). Son muy sensibles a la electricidad estática del cuerpo humano, por lo que requieren un manejo cuidadoso ya que se pueden dañar al tocar sus terminales. Se identifican con la “familia 4000”, es decir con números 4001 (NOR de dos entradas), 4011 (NAND de dos entradas), 4069 (NOT), 4071 (OR de dos entradas), 4081 (AND de dos entradas), etc. Cada circuito integrado tiene cierto número de pines o terminales. Es muy importante saber dónde va conectado cada terminal, ya que si se conecta en forma errada se puede dañar fácilmente.

-I2L Lógica de inyección integrada (Integrated-Injection Logic).

Se recomienda utilizar los manuales técnicos de los fabricantes: TTL Cookbook, CMOS Cookbook o los manuales de los fabricantes para revisar los cambios de nomenclatura entre distintos fabricantes, la disposición de los pines y cuidados que se debe tener con los circuitos.

Información sacada de: portalacademico.cch.unam.mx/cibernetica1/implementacion-de-circuitos-logicos/compuertas-logicas

A continuación un vídeo donde se explica lo anterior:

Resistencias

¿Que son las resistencias?

La resistencia es una medida de la oposición al flujo de corriente en un circuito eléctrico.

La resistencia se mide en ohmios, que se simbolizan con la letra griega omega (Ω). Se denominaron ohmios en honor a Georg Simon Ohm (1784-1854), un físico alemán que estudió la relación entre voltaje, corriente y resistencia. Se le atribuye la formulación de la ley de Ohm.

Todos los materiales resisten en cierta medida el flujo de corriente. Se incluyen en una de dos amplias categorías:

Conductores: materiales que ofrecen muy poca resistencia, donde los electrones pueden moverse fácilmente. Ejemplos: plata, cobre, oro y aluminio.

Aislantes: materiales que presentan alta resistencia y restringen el flujo de electrones. Ejemplos: goma, papel, vidrio, madera y plástico.

Normalmente, se toman las mediciones de resistencia para indicar las características de un componente o un circuito.

Cuanto mayor sea la resistencia, menor será el flujo de corriente. Si es anormal mente alta, una causa posible (entre muchas) podrían ser los conductores dañados por el fuego o la corrosión. Todos los conductores emiten cierto grado de calor, por lo que el sobrecalentamiento es un problema que a menudo se asocia con la resistencia.

Cuanto menor sea la resistencia, mayor será el flujo de corriente. Causas posibles: aisladores dañados por la humedad o un sobrecalentamiento.

Información sacada de: https://www.fluke.com/es-co/informacion/blog/electrica/que-es-la-resistencia

A continuación: un vídeo donde explica el funcionamiento de las resistencias

 TABLA DE COLORES DE LAS RESISTENCIAS

El código de colores de resistencia funciona a base de colores. En la actualidad existen una gran variedad de resistencias, son indispensables para los circuitos que utilizamos hoy en día. Analizaremos el código de colores de las resistencias para averiguar los valores que tienen. Este código es de gran utilidad debido a que no siempre tendremos un aparato como un multimetro. Recordemos que la unidad de medida de estos componentes es el Ohm.

El código de colores de resistencia nos indica cuantos Ohms tiene esa resistencia. Además nos indica otros parámetros que veremos a continuación.Hay resistencias que sus valores vienen impresos sobre ellas, ya que tienen un tamaño grande. Pero cuando son muy pequeñas es más difícil, de manera que es mejor utilizar un código de colores en las resistencias para que allá una mejor facilidad de manejar el componente.

Sacado de: https://hetpro-store.com/TUTORIALES/codigo-de-colores-de-resistencia/

A continuación un vídeo donde se va a presentar los diferentes tipos de resistencias:

Diodos

¿Que son los Diodos?

Un diodo es un dispositivo semiconductor que actúa esencialmente como un interruptor unidireccional para la corriente. Permite que la corriente fluya en una dirección, pero no permite a la corriente fluir en la dirección opuesta.

Los diodos también se conocen como rectificadores porque cambian corriente alterna (CA) a corriente continua (CC) pulsante. Los diodos se clasifican según su tipo, voltaje y capacidad de corriente.

Los diodos tienen una polaridad determinada por un ánodo (terminal positivo) y un cátodo (terminal negativo). La mayoría de los diodos permiten que la corriente fluya solo cuando se aplica tensión al ánodo positivo. En este gráfico se muestran varias configuraciones de los diodos:

Cuando un diodo permite un flujo de corriente, tiene polarización directa. Cuando un diodo tiene polarización inversa, actúa como un aislante y no permite que fluya la corriente.

Extraño pero cierto: la flecha del símbolo del diodo apunta en sentido opuesto al sentido del flujo de electrones. Razón: los ingenieros concibieron que el símbolo y sus esquemas muestran la corriente que fluye desde el lado positivo (+) de la fuente de voltaje hacia el lado negativo (-). Es la misma convención que se utiliza para los símbolos de semiconductores que incluyen flechas; la flecha apunta en la dirección permitida del flujo "convencional" y contra la dirección permitida del flujo de electrones.

Información sacada de: https://www.fluke.com/es-co/informacion/blog/electrica/que-es-un-diodo

Tipos de Diodos

Los diodos se clasifican en las siguientes categorías

• Detector o de baja señal
• Rectificador
• Zener
• Varactor
• Emisor de luz
• Láser
• Estabilizador
• Túnel
• Pin
• Backward
• Schottky
• Fotodiodos.

¿Cómo distinguir un diodo gráficamente?

En general, el diodo se representa de la siguiente manera:

De lado izquierdo se encuentra la entrada positiva llamado ánodo y de lado derecho se encuentra la salida negativa llamada cátodo, obsérvalo en la siguiente imagen.

Tipos de diodos, características y su símbolos

Ahora que ya conoces la definición, te contaremos sobre las características de los diferentes tipos de diodos que existen en el mercado.

1. Diodo Rectificador

Este tipo de diodo es prácticamente el diodo normal, con las características antes mencionadas, el cual tiene una unión tipo PN y que funciona como válvula de corriente.

2. Diodo Zener

El diodo Zener tiene una zona de conducción igual a la de los diodos rectificadores. Su diferencia radica en el momento en el que son polarizados inversamente. En este caso, este tipo de diodo no conduce corriente cuando el voltaje de este es menor al que nos proporciona.

Sin embargo, en cuanto se alcance el voltaje que necesita el diodo Zener, que aproximadamente se encuentra entre 3.3V, 5.1V y 12V; la corriente va a fluir en sentido inversamente polarizado, es decir, de cátodo a ánodo.

Las aplicaciones que se encuentran comúnmente con este tipo de diodo son los reguladores de voltaje, recortadores de pico de voltajes o desplazadores.

3. Diodo Túnel o Esaki

Este diodo también es conocido como el diodo Esaki. Este tipo de diodo tiene como principal característica un efecto de túnel en la unión PN. Esta es una región de resistencia negativa en la dirección polarizada de manera directa.

El diodo túnel tiene un dopaje de Silicio o Germanio 1000 veces mayor, y por lo tanto, cuando el voltaje aumente, la corriente va a disminuir. Así que ten presente esto cuando lo estés trabajando, ya que podría verse modificado algún factor.

Las aplicaciones que encontramos para un diodo túnel pueden ser como: amplificador, oscilador o un flip-flop.

Este tipo de diodo, de baja potencia, es común verlo en aplicaciones de microondas debido a que su voltaje de operación se encuentra entre 1.8 y 3.8 volts.

4. Diodo Schottky

El diodo Schottky tiene una gran diferencia en su unión.

La unión de este tipo de diodo es una Metal-N, es decir que pasa de un metal a un semiconductor. Que al ser polarizado en dirección directa, su caída de voltaje se encuentra entre 2.0 a 0.5 volts, lo cual es perfecto para aplicaciones de circuitos de alta velocidad que requieren agilidad de conmutación y poca caída de voltaje; tal como puedes observar en las computadoras.

5. Diodo Vericap

La principal característica de este diodo es que es utilizado para proporcionar capacitancia variable. Esto dependerá de la aplicación inversa y polarización en corriente continua.

Las aplicaciones que se le han dado a este tipo de diodo ha sido para sustituir sistemas mecánicos en los circuitos electrónicos donde hay emisión y recepción con capacitador variable, un ejemplo de ello, puede ser la televisión y la transmisión FM de radio.

6.Foto Diodo

El fotodiodo presenta una característica muy particular, la cual es que este diodo es muy sensible a la luz.

Es por ello que la manera correcta de utilizarlo es conectarlo de manera inversa, esto permitirá el flujo de corriente en este mismo sentido, ya que al incidir la luz en el diodo, este aumentará la intensidad de corriente.

Las aplicaciones que obtenemos de este tipo de diodo son similares a la de un LDR o un fototransistor, ya que va a responder a los cambios de oscuridad a luz muy rápidamente.

De aquí podremos encontrar también dos tipos de fotodiodos: PIN y avalancha.

7.Diodo LED

El famoso diodo emisor de luz, es un diodo muy popular en el mercado.
Este diodo emite fotones a partir de muy baja intensidad de corriente y existen de diferentes colores, lo cual dependerá del material con el que fueron construidos.
Su funcionamiento es básicamente que, al ser polarizado directamente, fluirá una intensidad de corriente y al aumentar la tensión el diodo, comenzará a emitir fotones.

Un diodo LED tiene una caída de voltaje entre 1.5 a 2.5 volts y una intensidad de corriente entre 20 y 40 mA. Por lo tanto, si se exceden estos valores el diodo no funcionará. De igual forma, si tampoco alcanza el voltaje, o la corriente mínima requerida este no encenderá.

Dentro de sus varias aplicaciones se encuentra la iluminación de circuitos de encendido y apagado, de contadores e iluminación en general.

Información sacada de: https://aprende.com/blog/oficios/reparacion-electronica/tipos-de-diodos/