Conceptos Clave de Electrónica: Transistores, Amplificadores Operacionales, Diodos y Circuitos

Conceptos Fundamentales de Transistores NPN

La BASE de un transistor NPN es estrecha y ligeramente dopada. La mayoría de los electrones (e) de la base de un transistor NPN están en el colector. La mayor parte de los electrones de la Base de un transistor NPN no se recombinan debido a un tiempo de vida largo. La mayoría de los electrones que atraviesan la base entran en el colector.

BETA de un transistor: relación entre la corriente del colector y la corriente de base (Ic/Ib). Incrementar la tensión (beta) de alimentación del colector no produce ningún efecto significativo. Muchos electrones libres en la región del EMISOR de un transistor significan que está FUERTEMENTE DOPADO.

En un transistor NPN polarizado normalmente, los electrones del emisor tienen suficiente energía como para superar la barrera de potencial de la unión base-emisor. El hecho más importante de la corriente del colector es que es aproximadamente igual a la corriente del emisor, no a la de base.

Tensión de Emisor: Menor que la tensión de alimentación de la base.
Tensión de Colector: Menor que la tensión de alimentación del colector.
Potencia Disipada en un transistor es aproximadamente igual a la corriente del colector multiplicada por la tensión colector-emisor (Vce).
Función de los transistores: Amplificar señales débiles.

Comportamiento del Transistor NPN en Diferentes Zonas

Transistor NPN en saturación (tensión base-emisor, Vbe): Aproximadamente 0.7V.
Transistor bipolar en zona activa, unión colector-base polarizada en INVERSA.
Transistor bipolar en zona de corte, la tensión colector-emisor es igual a la tensión de alimentación.
Condición de saturación fuerte en un transistor: la intensidad de base es 10 veces la intensidad del colector dividida por beta.

Un transistor se puede modelar como un diodo más una fuente de corriente. La tensión base-emisor (Vbe) de un transistor ideal es 0. En un transistor NPN, los portadores mayoritarios en el emisor son electrones libres.

Diodo Emisor: Polarizado en directa.
Diodo Colector: Polarizado en inversa.

Amplificadores Operacionales (AOs)

Impedancia de entrada de un AO: Elevada.
En un AO, en la zona lineal, las tensiones de las entradas inversora y no inversora son iguales.
En un AO no inversor, la tensión de salida está desfasada 0º respecto a la entrada.
Un AO no inversor tiene una impedancia de entrada en lazo cerrado muy grande.
Un amplificador sumador tiene dos o más señales de entrada.
La ganancia con lazo cerrado en un AO es igual a la resistencia de realimentación dividida por la resistencia de entrada.
Si un AO tiene una resistencia de base (¿realimentación?) abierta, la tensión de salida sería positiva o negativa (saturada).

Diodos y Circuitos con Diodos

Aproximaciones del Diodo de Silicio

2ª Aproximación: ¿Tensión que cae en un diodo de silicio polarizado en directa?: 0.7V.
2ª Aproximación: ¿Corriente en un diodo polarizado en inversa?: 0.
Aproximación Ideal: ¿Tensión directa en un diodo?: 0.

Diodo Zener

La tensión de disrupción de un diodo Zener es aproximadamente constante.
Descripción del Diodo Zener (DZ): Dispositivo de tensión constante.
Un diodo Zener mantiene una tensión constante en la región de disrupción.
La tensión que cae en la resistencia del Zener es pequeña (en la zona de ruptura).

Regulador Zener

En un regulador con carga, si la resistencia del Zener aumenta, la corriente disminuye.
Si la resistencia de carga disminuye en un regulador Zener, la corriente serie permanece constante.
Si aumenta la tensión de la fuente en un regulador Zener, la corriente que permanece constante es la corriente de carga.
Si un Zener de un regulador Zener se conecta con la polarización errónea, la tensión en la carga será de 0.7V.
Si un Zener trabaja a una temperatura mayor para la que está definida su máxima disipación de potencia, hay que bajar su valor máximo de potencia.
En un regulador Zener, la corriente más grande es la corriente serie.

Rectificadores y Filtros

En un rectificador de media onda, la tensión eficaz a la salida es la tensión de pico en la salida dividida por 2.
La salida de un rectificador de onda completa en puente de Graetz posee una frecuencia, respecto a la señal de entrada, que es el doble (no débil).
Ganancia de carga con una tensión de onda completa: ¿Parte de un ciclo en la que fluye corriente por la carga?: 360º.
En un rectificador en puente con filtro, si se aumenta la tensión del secundario, la tensión en la carga aumenta.
A misma tensión de secundario y filtro, el rectificador de media onda es el que más rizado produce.
A misma tensión de secundario y filtro, el rectificador de onda completa genera la menor tensión de carga (esto es incorrecto, genera la *mayor* tensión de carga).
En una fuente de alimentación con filtro por condensador, la capacidad de este no es directamente proporcional a la tensión del diodo.
Si la capacidad del filtro aumenta, la tensión de rizado disminuirá.
Si la tensión inversa es baja, la capacidad debe ser alta.

Otros Conceptos y Componentes

La corriente inversa es la corriente de portadores minoritarios más la corriente superficial de fuga. Si la resistencia es cero, la curva por encima de la tensión umbral es vertical. La pendiente inicial de una onda sinusoidal aumenta cuando el valor de pico aumenta. Un indicador de fusible fundido usa un LED. Para aislar un circuito de salida de uno de entrada, se utiliza un optoacoplador.

Osciloscopio: Muestra la tensión en función del tiempo.
Polímetro en modo DC: 0V (si no hay tensión).
Si visualizamos la tensión en los extremos de un diodo mediante un polímetro y aparece «OL» (Over Limit) en el display, el diodo está en inversa (o abierto).
El tamaño de una resistencia no es inversamente proporcional a la potencia que disipa.
Es importante tener en cuenta la polaridad de un condensador si es electrolítico.
Un AO 741 típicamente usa una fuente de alimentación de +15V y -15V.
Un AO trabajando como comparador no está realimentado.
Una línea recta representa un dispositivo lineal.
Un diodo es un dispositivo no lineal.
Un diodo no conduce si está polarizado en inversa.
Si aumenta la intensidad de la polarización directa, la tensión umbral es igual a la barrera de potencial.
Para mostrar el dígito 0 en un display de 7 segmentos, el segmento ‘g’ debe estar apagado.
Un fotodiodo se polariza en inversa.
Una resistencia es un componente lineal.
Una luz baja reduce la corriente inversa de portadores en un fotodiodo.