Precursores de la Electrónica
Thomas Alva Edison (1847-1931)
Nació en Ohio (Estados Unidos), es considerado uno de los genios más grandes de la tecnología, pues, se dice que patentizó alrrededor de 3000 inventos.
Sin haber sido un hombre dedicado a la ciencia, tal como lo fueron Newton, Einstein, Coulumb, entre otros, se le consideró como un técnico dotado de una gran imaginación.
Debido a las caracteristicas antes mencionadas, respecto a su persona, se dedicó a montar su propia industria, hecho éste que le permitió hacerse de un gran capital, convirtiéndose en un hombre adinerado.
Entre algunos de sus inventos se pueden mencionar los siguientes:
La lámpara de filamento incandescente. A ésta llegó después de una serie de dificultades, entre las cuales estaba hecho de que el alambre se quemaba. Esto lo solucionó introduciendo dicho alambre en una ampolla de vidrio, a la cual le había practicado el vacío. Al aplicar corriente eléctrica la bombilla se iluminó.
En el año 1883, tratando de perfeccionar su lámpara de filamento, hizo un descubrimiento el cual es llamado "efecto Edison". Este consiste en la emisión de electrones, desde la superficie de un filamento calentado y un electrodo separado. Este fenómeno es llamado hoy en día emisión termoiónica.
Lee De Forest (1873-1961)
Reconocido por ser otro de los grandes inventores, nació en EEUU en 1873. Es considerado el responsable de la estructura básica, que sirvió de fundamento a los tubos de vacío.
Edison había demostrado la relación entre un filamento calentado y una placa metálica, notando la emisión de electrones desde el filamento hasta la placa (efecto termoiónico). Fue Alexander Flemming, quien observó que ese tubo de vacío de dos electrodos, llamado diodo, era capaz de detectar radioseñales.
De Forest, una vez graduado en la especialidad de ondas de radio, le agregó al diodo básico un tercer componente o electrodo, capaz de ejercer control de la corriente entre los dos electrodos.
El bulbo de vacío de tres electrodos, llamado tríodo, fue patentado por De Forest y posteriormente lo hizo con el uso del tríodo en un circuito amplificador. También demostró, que el tríodo es capaz de actuar como el oscilador electrónico y que es capaz de producir corrientes alternas de alta frecuencia.
Entre los años 1902 y 1952 De Forest fue responsable de más de 300 patentes relacionadas con películas sonoras, radiotelefonías, células fotoeléctricas y televisión a colores.
Introducción
Para definir la electrónica, citamos el siguiente concepto "Estudio y aplicación del comportamiento de los electrones en diversos medios, como el vacío, los gases y los semiconductores, sometidos a la acción de campos eléctricos y magnéticos". También podemos decir que estudia los fenómenos relacionados con el electrón, más en concreto, trata de diseñar y utilizar dispositivos en los que entren en juego emisión o absorción de electrones.
Parafraseando el concepto anterior, decimos que la electrónica ha jugado un papel fundamental en el desarrollo de la tecnología y ha revolucionado el empleo de circuitos más complejos y capaces de ejercer múltiples funciones a una escala cada vez menor. Este logro de construir circuitos pequeños pero tan potentes en su aplicación está basado en el diseño de los transistores que lo componen.
La propiedad fundamental de éstos dispositivos (transistores) es la de producir ampliación de las señales que le llegan, y en esta propiedad se basan multitud de aplicaciones de los mismos. El primer dispositivo electrónico fue el tríodo inventado por Forest en 1.906. Este y el descubrimiento del efecto termoiónico en 1.883 por Edison pueden ser considerados como el inicio de la Electrónica.
El Efecto Termoiónico (Efecto Edison)
A partir de los experimentos de Edison en 1883, se comprobó que un filamento metálico, mediante calor, emite electrones. "Con esta acción de calor (efecto joule en la resistencia R), los electrones de la capa más externa de los átomos de un conductor, pueden obtener suficiente energía cinética que les permite escapar del metal".
Podemos concluir diciendo que:
"El efecto termoiónico es la propiedad que tienen ciertos cuerpos de desprender electrones cuando aumentan su temperatura".
Componentes Electrónicos Básicos
El Diodo: dispone de dos conductores, el primero por el que entra la corriente eléctrica se llama cátodo, la resistencia de calentamiento, filamento y el segundo conductor, a través del cual la corriente sale del tubo, se llama ánodo o placa.
Cuando se calienta el filamento F por medio de una corriente eléctrica, hay una emisión de electrones. Si la placa es positiva, con respecto al filamento, los electrones serán atraídos por la placa produciéndose una corriente en el tubo; pero si la placa es negativa con respecto al filamento, los electrones serán repelidos y no existirá corriente. De esta forma, el diodo actúa como una válvula permitiendo el flujo en un sentido, pero no en el otro.
El Tríodo : Es un elemento formado cuando se introduce en el tubo un tercer elemento en forma de rejilla entre el cátodo y la placa, llamado también tubo de tres elementos.
Al variar el potencial de esta rejilla, entre ciertos límites se originarán grandes variaciones en la corriente de la placa. Esto trae como consecuencia que el potencial de la rejilla controle de una manera eficaz el paso de los electrones a través de ella. En la práctica este potencial es siempre negativo con la finalidad de que pueda frenarse el paso de la corriente en la rejilla que pueda perturbar el rendimiento del tríodo.
Rectificador
Es un dispositivo que presenta mucha resistencia al paso de la corriente en un sentido y poca cuando la corriente circula en el opuesto. Un rectificador "perfecto" ofrecería resistencia cero al flujo de la corriente en el sentido "hacia adelante" y resistencia infinita al flujo de corriente en sentido opuesto. Muchos diodos se pueden usar para convertir una corriente alterna en una corriente pulsatoria.
Rectificador de media onda
Los rectificadores de media onda dejan pasar corriente cuando la placa es positiva y bloqueando el flujo de corriente o tienen salida cero, cuando la placa es negativa. En otras palabras: la corriente fluye en estos rectificadores solamente durante la mitad de un ciclo alterno. El voltaje de salida es pulsante y antes de que pueda aplicarse a la placa o a la rejilla de los tubos de vacío, deberán transformarse las pulsaciones en corriente continua por medio de filtros. Cuando se conecta directamente un rectificador de media onda a la línea de corriente alterna, el voltaje continuo de salida del rectificador es mucho menor que el alterno de entrada. Esta rectificación es conveniente para algunas aplicaciones, tales como la carga de baterías, y sólo se utiliza si solo se necesitan corrientes muy pequeñas.
Rectificador de Onda Completa.
Si se conectan dos rectificadores de media onda de tal modo que dejen pasar corriente para utilizar las dos mitades del ciclo alterno, tendremos un rectificador de onda completa.
Un rectificador de onda completa puede constar de dos diodos colocados de tal manera que cada uno conduzca en un semiciclo.
Si el primero produce una intensidad Ia, el segundo producirá una intensidad Ib y la salida será I = Ia + Ib, seguidamente les muestro este sencillo circuito elemental de un rectificador de onda completa. Cuando la señal es positiva conduce el diodo 1, y cuando es negativa conduce el diodo 2.
Los Semiconductores
Entre los aisladores y conductores eléctricos existe una tercera clase de resistividad intermedia que son los semiconductores.
Los semiconductores, son elementos que están en el centro de la tabla periódica, como el Germanio (Ge) y el Silicio (Si), el Óxido de Cobre. Se sabe, que los semiconductores tienen muy pocos electrones libres a bajas temperaturas, pero que el número de estos electrones de conducción aumenta rápidamente a mayores temperaturas reduciendo la resistividad del material.
"Un Semiconductor es un material de estructura cristalina cuya resistencia disminuye rápidamente conforme aumentamos su temperatura"
Tipos de Semiconductores
a) Semiconductores del tipo N: Contienen cantidades muy pequeñas de impurezas, éste es capaz de proporcionar electrones de conducción quedando los electrones en libertad de moverse.
b) Semiconductores de tipo P: Los semiconductores con preponderación de la conducción por hueco (falta de un electrón) se llaman semiconductores del tipo P.
La falta de un electrón o "hueco" se trasladará ahora a otra capa externa y así sucesivamente, contrario al movimiento de los electrones que contemplan las capas. De esta manera, los huecos se comportan como cargas positivas móviles.
Unión p-n como diodo
Un diodo de vacío conduce cuando la señal (Vs) que llega es positivo, y no conduce cuando Vs=0. Por lo tanto, con la unión p-n se tiene el mismo efecto; como veremos a continuación la corriente circula fácilmente en un sentido y no en el otro.
En Transistor
Constituido por dos semiconductores del mismo tipo, separados por un semiconductor del otro tipo en láminas muy delgadas, citando de una página al respecto :"Los transistores se componen de semiconductores. Se trata de materiales, como el silicio o el germanio, dopados (es decir, se les han incrustado pequeñas cantidades de materias extrañas con reacciones químicas), de manera que se produce una abundancia o unacarencia de electrones libres. En el primer caso, se dice que el semiconductor es del tipo n, y en el segundo que es del tipo p. Combinando materiales del tipo n y del tipo p puede producirse un diodo. Cuando éste se conecta a una batería de manera tal que el material tipo p es positivo y el material tipo n es negativo, los electrones son repelidos desde el terminal negativo de la batería y pasan, sin ningún obstáculo, a la región p, que carece de electrones. Con la batería invertida, los electrones que llegan al material p pueden pasar sólo con muchas dificultades hacia el material n, que ya está lleno de electrones libres, en cuyo caso la corriente es casi cero.
Circuitos Integrados
Con la aparición del transistor en 1948 se transformó el mundo de la electrónica, aunque tuvieron que pasar alrededor de quince años hasta que se consolidó la electrónica del estado sólido.
La utilización de éstos dispositivos electrónicos se inició en forma prudente, es decir, cada elemento del circuito (diodo, transistor) se conectaba a aquellos otros que con él constituían un determinado diseño.
Después se fabricaron combinaciones de los elementos referidos conectados de forma inseparable, dando lugar a los circuitos integrados.
Características de los C. Integrados
Atención: En ningún momento pretendo suplantar "ningún" texto o material bibliográfico, éste es un MATERIAL DE REFERENCIA que debe ser complementado con la consulta de textos especializados para profundizar
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