INTRODUCCIÓN A DISPOSITIVOS DE ESTADO SÓLIDO DE POTENCIA

INTRODUCCIÓN A DISPOSITIVOS DE ESTADO SÓLIDO DE POTENCIA

OBJETIVO

Introducir a la Electrónica del estado sólido

Nosotros como ingenieros en robótica debemos tener el conocimiento necesario para diseñar y elaborar sistemas electrónicos que resuelvan las problemáticas que conlleven nuestros perfiles de egresados y para ello debemos conocer parte de la electrónica que sea necesaria. En este caso analizaremos la electrónica del estado sólido, donde los componentes electrónicos se encuentran en estado sólido.

MARCO TEÓRICO

Introducción a la electrónica

La historia de la electrónica como tal comienza desde el siglo XVIII con el grande Nikola Tesla y Tomas Alba Edison, ya que en sus circuitos hacían uso de la electricidad y diversos componentes característicos de la electrónica y a lo largo de los años muchos científicos, ingenieros, técnicos y demás la han ido perfeccionando hasta la actualidad donde la electrónica es aplicada en cada acción que hacen los humanos y los campos en los que se estudian mas aplicaciones cada vez son mayores.

La electrónica esta bien relacionada con la electricidad y que sin esta no podría funcionar y ayudarnos en todos esos componentes electrodomésticos que tenemos en casa, la maquinaria en las fábricas, los automóviles y demás, sin ella, serían completamente inútiles. En la electrónica se utiliza la electricidad para transformarla en muchos tipos de componentes que resuelven problemáticas de la actualidad de manera fácil y que un humano haría en mucho más tiempo o en su caso jamás. Se dice que la electrónica nace de los tubos de vacío o mejor conocidos como válvulas, dando origen a sistemas como amplificadores, rectificadores o osciladores que a su vez han dado origen a grandes electrodomésticos en consumo masivo como la televisión y la radio. Al tiempo, como toda ciencia que va evolucionando y mejorando cada vez más, en la década de los 40’s se inventa o descubre el transistor, el cual resultaba mucho mas pequeño y menos costoso que las válvulas, obteniendo ganancia en los circuitos, y con mejor funcionamiento a su vez, los cuales los reemplazan casi por completo ya que con ello se fabricaban circuitos mas pequeños y funcionales. También en la década de los 50’s se construye lo que hoy en día se conoce como circuito integrado, haciendo una completa revolución para la electrónica, desde esos días hasta hoy se han inventado muchos más componentes electrónicos que complementan por completo os circuitos haciéndonos una vida mucho más fácil en todos los aspectos en los que podamos imaginar, ahora en día es difícil imaginar un mundo sin la electrónica y a su vez algo casi imposible, ya que el ser humanos no estaría en un presente como el de hoy sin el uso de todos los conocimientos e investigaciones que se han hecho desde los tiempo mas antiguos.

La electrónica del estado sólido es la electrónica que conocemos hoy en día, ya que como su nombre lo dice, se trata de componentes en estado sólido, como las resistencias de cualquier tipo, capacitores, inductores, mosfet´s, etc. Además de que es la misma electrónica que se conoce desde los inicios en los años 40’s, aunque en los tubos de vacío se trabajaba con un tipo de gas donde se conducían lo electrones. El futuro nos pondrá muchos descubrimientos fascinantes como lo que hoy esta revolucionando a la electrónica clásica, con nombre de Electrónica cuántica, donde trabajan juntas las disciplinas de la electrónica y la mecánica cuántica, a mi parecer es así ya que la mecánica cuántica trabaja con los elementos mas pequeños de la tierra donde las leyes de la física no funcionan, sino que se trata de otra completamente diferentes para poder entender el vacío cuántico, si bien en la electrónica cada componente ha cambiado de tamaño a mas pequeño debido la evolución y a eliminar espacio en cada componente, es por eso que la electrónica cuántica va a seguir evolucionando hasta que las aplicaciones de estos sean completamente funcionales en la vida cotidiana, trayendo consigo innumerables beneficios para la humanidad y sus aplicaciones se podrán ver en todas las áreas relacionada como puede ser aeronáutica principalmente.

La electrónica tiene extensas aplicaciones pero en el área que nos interesa, es decir, la robótica nos atiende de sistemas, componentes y dispositivos que resuelven problemáticas cotidianas e industriales a base de el diseño y programación de circuitos programables o no programables que en conjunto a más sistemas y dispositivos formas al robot como tal y hacen su función cada una de las partes.

Hablando de los componentes electrónicos, que hoy en día existen un sin número de estos, se puede comenzar explicando el más básico de estos, el resistor. Hoy en día los resistores se utilizan en cada uno de los circuitos que tenemos en casa en electrodomésticos, desde un tostador de pan hasta aquel televisor inteligente, y este componente tiene la función de oponerse al paso de la corriente eléctrica. En el mercado hay muchos tipos de resistores, pero los más conocidos son el hecho de carbón, ya que este elemento es rico en nuestro planeta.

También se conocen los denominados convertidores o transformadores que realizan una función importante en la vida diaria, ya que los podemos observar en cada uno de los circuitos, ya que estos reducen o aumentan la tensión que pasa por ellos ya sea en corriente alterna o en corriente directa, controlando los voltajes de salida de estos para poder aplicarlos a cualquier fin que nosotros definamos como pueden ser circuitos donde necesitemos un voltaje cualquiera.

Los rectificadores tienen una función casi igual a la de los transformadores ya que si se trata de rectificadores controlados podemos definir o controlas valga la redundancia, el voltaje de salida y la potencia, aunque en los rectificadores no controlados no es posible controlar la potencia saliente de este. Si bien son aplicados en la mayoría de los circuitos que podemos ver en la vida cotidiana, su uso depende de los fines que se tengan al igual que debe ser valorado según la función específica.

Si bien es posible seguir hablando de distintos componentes mas, pero aun los conocimientos no son concretos y bien debe ser estudiar e investigar cada uno.

DESARROLLO

INVESTIGACIONES

Convertidor de CA-CC

Los convertidores conmutados de CA a CC son IC utilizados en circuitos de suministro de energía en modo conmutado para convertir una forma de onda de suministro de energía de tensión de entrada de CA a un suministro de energía de salida de CC regulada. Las características importantes incluyen rango de tensión de entrada, corriente máxima de entrada, tensión de salida de CC, corriente máxima de pico y la corriente continua que el convertidor puede suministrar a una carga. Los convertidores también se caracterizan por la eficiencia, por ser típicamente alrededor de 70 a 80 %. (Arrow Electronics, 2020)

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