PRINCIPIOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA V

PRESENTACIàN
Cap¡tulo 1
COMPONENTES SEMICONDUCTORES: EL DIODO .............................. 1
1.1 INTRODUCCIàN ......................................................................1
1.2 EL DIODO .............................................................................2
1.2.1 Polarizaci¢n del diodo ......................................................2
1.3 CARACTERÖSTICAS DEL DIODO ....................................................4
1.3.1 Curva caracter¡stica del diodo.............................................4
1.4 Comprobaci¢n del diodo con el pol¡metro(tester) ............................9
1.4.1 Pol¡metro anal¢gico .........................................................9
1.4.2 Pol¡metro digital ........................................................... 11
1.5 Resistencia del diodo ............................................................. 12
1.5.1 Resistencia est tica ....................................................... 12
1.5.2 Resistencia din mica ...................................................... 13
1.6 EFECTO DE LA TEMPERATURA ................................................... 19
1.6.1 Coeficiente de temperatura ............................................. 20
1.7 CARACTERÖSTICAS PRµCTICAS DE LOS DIODOS RECTIFICADORES .......... 21
1.7.1 Valores de tensi¢n ......................................................... 22
1.7.2 Valores de intensidad ..................................................... 23
1.8 POTENCIA DISIPADA ............................................................... 24
1.9 EJEMPLO EXPLICADO DE DATOS PRµCTICOS DE DIODOS ..................... 25
1.9.1 Diodo 1N4001 ............................................................... 25
1.9.2 Diodo 1N4007 ............................................................... 26
1.10 EJERCICIOS DESARROLLADOS ................................................. 26
1.11 ACTIVIDADES PRµCTICAS DE LABORATORIO ................................ 29
1.11.1 Obtenci¢n de la curva caracter¡stica ................................. 29
del diodo en polarizaci¢n directa ..................................... 29
1.11.2 Experimentaci¢n de la polarizaci¢n inversa (VR) .................. 31
Cap¡tulo 2
COMPONENTES OPTOELECTRàNICOS BµSICOS I: DIODOS EMISORES DE LUZ
(LED) Y DISPLAYS ........................................................ 33
2.1 INTRODUCCIàN .................................................................... 33
2.2 DIODOS LED ........................................................................ 34
2.2.1 Aspectos pr cticos sobre los LED ........................................ 34
2.2.2 Principio de funcionamiento del LED ................................... 35
2.2.3 Tipos b sicos de diodos LED .............................................. 35
2.2.4 Aplicaci¢n pr ctica del LED .............................................. 36
2.2.5 Diferentes tipos de LED ................................................... 38
2.2.6 Alimentaci¢n del LED a trav?s de tensi¢n alterna .................... 40
2.3 VISUALIZADORES DE 7 SEGMENTOS (DISPLAYS) ............................... 45
2.3.1 Aspectos pr cticos ......................................................... 46
2.3.2 Circuito interno. Display de  nodo com£n ............................. 47
2.3.3 Ejemplo de montaje pr ctico ............................................ 47
2.3.4 Display de c todo com£n ................................................. 49
2.4 EJERCICIOS DESARROLLADOS .................................................... 50
2.4.1 Actividades pr cticas propuestas ....................................... 54
Cap¡tulo 3
COMPONENTES OPTOELECTRàNICOS BµSICOS II: FOTODIODOS,
FOTOTRANSISTORES Y OPTOACOPLADORES ................................... 55
3.1 INTRODUCCIàN ..................................................................... 55
3.2 EL FOTODIODO ..................................................................... 56
3.2.1 Funcionamiento y caracter¡sticas ........................................ 57
3.2.2 El fotodiodo BPW43 ........................................................ 58
3.2.3 Circuito b sico de aplicaci¢n pr ctica del fotodiodo ................. 60
3.2.4 Fotodiodo BPW34 .......................................................... 61
3.3 EL FOTOTRANSISTOR .............................................................. 63
3.3.1 Fototransistor BPW34 ...................................................... 63
3.3.2 Caracter¡sticas b sicas ..................................................... 64
3.3.3 Ejemplo de aplicaci¢n pr ctica del fototransistor .................... 64
3.4 OPTOACOPLADORES ............................................................... 66
3.4.1 Estructura interna y funcionamiento .................................... 66
3.4.2 El optoacoplador 4N26 ..................................................... 67
3.4.3 Ejemplo de circuito pr ctico de se¿ales optoacopladas ............. 67
3.4.4 Optoacopladores de control por corriente alterna .................... 68
3.5 ACTIVIDAD EXPERIMENTAL MEDIANTE MULTISIM ............................... 69
Cap¡tulo 4
CIRCUITOS DE ALIMENTACIàN RECTIFICACIàN Y FILTRADO ...................... 73
4.1 INTRODUCCIàN ..................................................................... 73
4.2 ALIMENTACIàN DE LOS CIRCUITOS ELECTRàNICOS ............................ 74
4.3 ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO CONCEPTUAL DE UNA
FUENTE DE ALIMENTACIàN........................................................ 75
4.3.1 Transformador ............................................................... 75
4.3.2 Conversi¢n de la corriente alterna (ca) en corriente
continua (cc) rectificaci¢n ................................................ 75
4.3.3 Filtrado ...................................................................... 75
4.3.4 Estabilizador ................................................................ 77
4.4 CIRCUITO RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA ...................................... 78
4.4.1 Tensi¢n y corriente de salida ............................................. 80
4.4.2 Factor de forma ............................................................. 80
4.4.3 Factor de rizado ......................................................... 80
4.4.4 Ejemplo pr ctico de c lculo del rectificador .......................... 83
4.5 CIRCUITO RECTIFICADOR DE DOBLE ONDA ..................................... 84
4.5.1 Tensi¢n y corriente de salida ............................................. 85
4.5.2 Factor de forma ............................................................. 87
4.5.3 Factor de rizado ............................................................ 87
4.5.4 Circuito rectificador de doble onda bif sico .......................... 88
4.5.5 Rectificaci¢n en doble onda con puente de Graetz .................. 93
4.6 FILTRADO DE LA TENSIàN CONTINUA PULSATORIA ............................ 99
4.6.1 Factor de rizado ............................................................ 101
4.6.2 C lculo pr ctico del condensador de filtro ............................. 102
4.7 CµLCULO PRµCTICO DE ALIMENTADORES SENCILLOS ......................... 103
4.7.1 Consideraciones pr cticas de inicio ..................................... 103
4.7.2 Ejemplo de c lculo de un alimentador ................................. 104
4.8 ACTIVIDADES PROPUESTAS ........................................................ 113
Cap¡tulo 5
EL DIODO ZENER Y SUS APLICACIONES 115
5.1 INTRODUCCIàN ..................................................................... 115
5.2 POLARIZACIàN DEL DIODO ZENER ............................................... 117
5.2.1 Curva caracter¡stica en la zona de trabajo ............................ 117
5.2.2 Curva caracter¡stica general ............................................. 120
5.2.3 Resistencia interna del Zener ............................................ 122
5.3 EL CIRCUITO ESTABILIZADOR BµSICO ........................................... 124
5.3.1 An lisis del circuito sin carga ............................................ 124
5.3.2 El circuito estabilizador con carga (RL) ................................. 129
5.4 EJERCICIOS DESARROLLADOS ..................................................... 139
5.4.1 Ejercicio 1 .................................................................. 139
5.4.2 Ejercicio 2 .................................................................. 141
5.4.3 Ejercicio 3: Aplicaci¢n del Zener como conformador de ondas ........ 142
5.4.4 Ejercicio 4: Conformador de ondas sim?trico ...................... 144
5.4.5 Ejercicio 5: Reducci¢n del factor de rizado ........................... 145
5.5 EJERCICIOS PROPUESTOS ......................................................... 147
5.5.1 Ejercicio 1 .................................................................. 147
5.5.2 Ejercicio 2 .................................................................. 147
5.5.3 Ejercicio 3 .................................................................. 148
5.5.4 Ejercicio 4 .................................................................. 148
5.6 ACTIVIDADES PRµCTICAS DE LABORATORIO .................................... 149
5.6.1 Experimentaci¢n y medidas de un diodo Zener ........................ 149
Cap¡tulo 6
INTRODUCCIàN GENERAL A LOS TRANSISTORES ............................... 151
6.1 INTRODUCCIàN ..................................................................... 151
6.1.1 Funci¢n que realiza el transistor ......................................... 152
6.2 AMPLIFICACIàN ..................................................................... 153
6.3 TRANSISTORES Y CIRCUITOS INTEGRADOS ...................................... 155
6.3.1 El circuito integrado ....................................................... 155
6.4 DIFERENTES TIPOS DE TRANSISTORES: PRINCIPIOS BµSICOS CONCEPTUALES .. 156
6.4.1 El transistor bipolar (BJT) ................................................. 157
6.4.2 Transistores de efecto de campo (FET) ................................. 158
6.4.3 Transistores MOSFET ....................................................... 159
6.4.4 Transistor IGBT ............................................................. 161
6.4.5 Transistor UJT .............................................................. 161
6.5 EJERCICIOS PROPUESTOS .......................................................... 163
Cap¡tulo 7
EL TRANSISTOR BIPOLAR: PRINCIPIOS BµSICOS Y APLICACIONES ................ 165
7.1INTRODUCCIàN ...................................................................... 165
7.2 CONSTITUCIàN FÖSICA Y FUNCIONAMIENTO DEL TRANSISTOR BIPOLAR................ 166
7.2.1 El transistor NPN ............................................................ 166
7.2.2 Funcionamiento resumido y pr ctico del transistor ................... 167
7.2.3 El transistor PNP ............................................................ 169
7.3 EJEMPLO DE APLICACIONES DEL TRANSISTOR .................................. 170
7.3.1 Amplificador de sonido ..................................................... 170
7.3.2 Equipos de radio y TV ....................................................... 171
7.3.3 Control industrial ............................................................ 172
7.4 COMPROBACIONES DEL TRANSISTOR CON EL POLÖMETRO ..................... 174
7.4.1 Comprobaci¢n de las uniones C-B y B-E ................................. 176
7.4.2 Verificaci¢n entre colector y emisor (C-E) .............................. 177
7.5 ACTIVIDAD PRµCTICA .............................................................. 178
7.6 EJERCICIOS PROPUESTOS ......................................................... 180
Cap¡tulo 8
EL TRANSISTOR BIPOLAR EN LA PRµCTICA. CIRCUITOS BµSICOS DE APLICACIONES ... 181
8.1 INTRODUCCIàN ..................................................................... 181
8.2 POLARIZACIàN DEL TRANSISTOR ................................................. 182
8.3 EL CIRCUITO FUNDAMENTAL: MONTAJE EN EMISOR COMéN .................. 182
8.4 FACTOR DE AMPLIFICACIàN DEL TRANSISTOR (b) .............................. 184
8.5 PRINCIPIO DE UN CIRCUITO AMPLIFICADOR PRµCTICO ........................ 185
8.6 INTENSIDADES Y TENSIONES EN EL TRANSISTOR ............................... 187
8.7 EL TRANSISTOR POLARIZADO. EFECTO DE AMPLIFICACIàN ................... 187
8.8 POLARIZACIàN ACTIVA. AMPLIFICACIàN LINEAL ................................ 189
8.9 EL TRANSISTOR OPERANDO EN CONMUTACIàN ................................. 190
8.9.1 Estado de corte ............................................................. 191
8.9.2 Estado de saturaci¢n ....................................................... 192
8.10 CIRCUITOS DE APLICACIàN PRµCTICA DEL TRANSISTOR .................... 193
8.10.1 Control de encendido de un LED ....................................... 193
8.10.2 Control de un rel? para activar una carga en alterna .............. 196
8.10.3 Circuito amplificador para emitir se¿ales ac£sticas ................ 200
8.11 EL TRANSISTOR EN AMPLIFICACIàN LINEAL .................................. 203
8.11.1 Estudio de un circuito amplificador elemental ...................... 203
8.12 EJERCICIO PROPUESTO .......................................................... 211
8.13 ACTIVIDAD PRµCTICA ........................................................... 212
8.14 EJERCICIOS PROPUESTOS ....................................................... 214

La materia que se expone en esta primera edición (tomo V de la serie) es parte del tomo IV, revisada, corregida y notablemente ampliada con tres capítulos nuevos sobre transistores (componentes fundamentales de la electrónica). De forma sencilla, práctica y profesional, se explican en este libro los diodos básicos, componentes optoelectrónicos fundamentales (LED, displays, fotodiodo, fototransistor, optoacoplador), circuitos rectificadores, diodos zener, circuitos estabilizadores de tensión, diferentes tipos de transistores (BJT, FET, MOS, IGBT, UJT) y de forma amplia los transistores bipolares y circuitos de aplicación. La materia se explica combinando los conceptos teóricos con la utilidad práctica profesional, todo ello apoyado por diversos ejemplos y ejercicios desarrollados. Para la experimentación didáctica de los componentes y circuitos se utiliza el programa Multisim (Electronics workbench), lo cual resulta especialmente interesante de cara al aprendizaje. El nivel tecnico de exposición es básico-medio, procurando una máxima sencillez, y un enfoque práctico-profesional. Estas características hacen que el libro resulte de especial interes para los estudios de formación tÚcnica profesional en general, Ciclos Formativos, reciclaje profesional, ayuda a profesores y, en general, para todo aquel interesado en introducirse en la electrónica.