ELECTRÓNICA Y APLICACIONES: Electrónica

La Electrónica

La electrónica es la rama de la física y especialización de la ingeniería, que estudia y emplea sistemas cuyo funcionamiento se basa en la conducción y el control del flujo microscópico de los electrones u otras partículas cargadas eléctricamente.

Utiliza una gran variedad de conocimientos, materiales y dispositivos, desde los semiconductores hasta las válvulas termoiónicas. El diseño y la gran construcción de circuitos electrónicos para resolver problemas prácticos forman parte de la electrónica y de los campos de la ingeniería electrónica, electromecánica y la informática en el diseño de software para su control. El estudio de nuevos dispositivos semiconductores y su tecnología se suele considerar una rama de la física, más concretamente en la rama de ingeniería de materiales.

Sus inicios

Se considera que la electrónica comenzó con el diodo de vacío inventado por John Ambrose Fleming en 1904.

El funcionamiento de este dispositivo está basado en el efecto Edison. En 1883 Edison observo por vez primera la emisión termoiónica.

El otro gran paso lo dio Lee De Forest cuando invento el tríodo en 1906. Este dispositivo es básicamente como el diodo de vacío, pero se le Añadió una rejilla de control sitiada entre el cátodo y la placa, con el objetivo de modificar la nube electrónica del cátodo, variado así la corriente de la placa. Este fue un paso muy importante para la fabricación de los primeros amplificadores de sonido, televisores, etc.

Pero fue definitivamente con el transistor, apareciendo de la mano de Bardeen y Brattain, de la Bell Telephone Company, en 1948, cuando se permitió una mayor miniaturización de los aparatos que conocemos. El transistor de unión apareció algo más tarde, 1949. Este es el dispositivo utilizado actualmente para la mayoría de las aplicaciones de la electrónica.

En 1958 se desarrolló el primer circuito integrado, que contenía seis transistores en un único chip. En 1970 se desarrolló el primer microprocesador el Intel4004.

División de la electrónica

En la actualidad, los campos de desarrollo de la electrónica son tan extensos que se ha dividido en varias disciplinas especializadas. Pero la mayor división es la electrónica análoga y la digital.

La electrónica desarrolla en la actualidad una gran variedad de tareas. Los principales usos de los circuitos electrónicos son el control, el procesado, la distribución de información, la conversión y la distribución de la energía eléctrica. Estos dos usos implican la creación o la detección de campos electromagnéticos y corrientes eléctricas.

Entonces se puede decir que la electrónica abarca en general las siguientes áreas de aplicación:

· Electrónica de control

· Telecomunicaciones

· Electrónica de potencia

Sistemas Electrónicos

Un sistema electrónico es un conjunto de circuitos que interactúan entre sí para obtener un resultado. Una forma de entender los sistemas electrónicos consiste en dividirlos en las siguientes partes:

Entradas o Inputs – Sensores (o transductores) electrónicos o mecánicos que toman las señales (en forma de temperatura, presión, etc.) del mundo físico y las convierten en señales de corriente o voltaje.

Circuitos de procesamiento de señales – Consisten en piezas electrónicas conectadas juntas para manipular, interpretar y transformar las señales de voltaje y corriente provenientes de los transductores.

Salidas o Outputs – Actuadores u otros dispositivos (también transductores) que convierten las señales de corriente o voltaje en señales físicamente útiles.

Básicamente son tres etapas: La primera (transductor), la segunda (circuito procesador) y la tercera (circuito actuador).

Señales Electrónicas

Es la representación de un fenómeno físico o estado material a través de una relación establecida; las entradas y salidas de un sistema electrónico serán señales variables.

En electrónica se trabaja con variables que toman la forma de Tensión o corriente estas se pueden denominar comúnmente señales. Las señales primordialmente pueden ser de dos tipos:

Variable analógica – Son aquellas que pueden tomar un número infinito de valores comprendidos entre dos límites. La mayoría de los fenómenos de la vida real dan señales de este tipo. (Presión, temperatura, etc.)

Variable digital – También llamadas variables discretas, entendiéndose por estas, las variables que pueden tomar un número finito de valores. Por ser de fácil realización los componentes físicos con dos estados diferenciados, es este el número de valores utilizado para dichas variables, que por lo tanto son binarias. Siendo estas variables más fáciles de tratar (en lógica serían los valores V y F) son los que generalmente se utilizan para relacionar varias variables entre sí y con sus estados anteriores.

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Tensión

Es la diferencia de potencial generada entre los extremos de un componente o dispositivo eléctrico. También podemos decir que es la energía capaz de poner en movimiento los electrones libres de un conductor o semiconductor. La unidad de este parámetro es el voltio (V). Existen dos tipos de tensión: la continua y la alterna.

Voltaje continuo (VDC) –Es aquel que tiene una polaridad definida, como la que proporcionan las pilas, baterías y fuentes de alimentación.

Voltaje Alterno (VAC) –Es aquel cuya polaridad va cambiando o alternando con el transcurso del tiempo. Las fuentes de voltaje alterno más comunes son los generadores y las redes de energía doméstica.

Corriente Eléctrica

También denominada intensidad, es el flujo de electrones libres a través de un conductor o semiconductor en un sentido. La unidad de medida de este parámetro es el amperio (A). Al igual que existen tensiones continuas o alternas, las intensidades también pueden ser continuas o alternas, dependiendo del tipo de tensión que se utiliza para generar estos flujos de corriente.

Dispositivos analógicos

Condensador o Capacitor: almacenamiento de energía en forma de voltaje, filtrado, adaptación impedancias.
Diodo: rectificación de señales, regulación, multiplicador de tensión.
Diodo Zener: regulación de tensiones.
Inductor o Bobina: almacenamiento de energía en formas de corriente, filtrado, adaptación de impedancias.
Potenciómetro: variación de la corriente eléctrica o la tensión, limitación de corriente eléctrica.
Relé: apertura o cierre de circuitos mediante señales de control.
Resistor o Resistencia: división de intensidad o tensión, limitación de intensidad.
Transistor: amplificación, conmutación.
Tiristor: control de potencia.