DISPOSITIVOS ELECTRONICOS

DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS

En principio los dispositivos electrónicos se conocían como válvulas puesto que se diseñaban a partir de tubos al vacío (diodos, triodos, tetrodos, pentodos etc.) Actualmente los dispositivos se diseñan en estado sólido (circuitos integrados monolíticos) aprovechando la relativa facilidad que presentan los materiales semiconductores para cambiar su capacidad conductiva al ser sometidos a técnicas especiales de dopado.

Se le llama circuito discreto a aquel circuito que se forma a partir de dispositivos básicos (resistencias, capacitores diodos y transistores) y cuyos componentes se obtienen por separado y se sueldan entre sí en una tarjeta de circuito impreso. Se denominan circuitos integrados a aquellos circuitos (analógicos, digitales o análogo-digitales) cuya presentación es en forma de un encapsulado hermético y del cual solo se observan sus terminales. Existe una gran variedad de CI de todo tipo y los hay desde los más simples (compuertas, amplificadores integrados, hasta los más complejos, temporizadores, microprocesadores, microcontroladores, etc.)

CLASIFICACIÓN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS

Un circuito Integrado (CI) se fabrica al unir dispositivos individuales tales como transistores, diodos, capacitores y resistencias en un solo chip de silicio, estos componentes son conectados entre si mediante finos alambres de aluminio depositados en la superficie del chip, todos estos componentes se encapsulan en un solo componente dando una apariencia semejante a la mostrada en la figura 1.1.

Figura 1.1 circuito integrado típico

TIPOS DE CIRCUITOS INTEGRADOS

De acuerdo al tipo de señal con que operan, los circuitos integrados se clasifican en CI analógicos y CI digitales y CI análogo-digitales. Una señal analógica es cualquier señal cuya forma de onda es continua, tiene un máximo y un mínimo y no es quebrada, por ejemplo una señal senoidal. Una señal digital es una señal discontinua en forma de pulsos por ejemplo una onda cuadrada.

CI analógicos. También llamados circuitos lineales, producen, amplifican o responden a voltajes variables, es decir en este tipo de CI interesa la magnitud de la señal de entrada como la de salida. Todos los CI lineales están fabricados a partir de transistores. Los CI analógicos incluyen amplificadores, temporizadores, osciladores y reguladores de voltaje.

CI digitales. También denominados circuitos lógicos responden a, o producen señales que tienen únicamente dos niveles de voltaje, nivel alto y nivel bajo. Todos los CI lógicos están fabricados a partir de compuertas lógicas, estas compuertas lógicas son circuitos formados a partir de la combinación de resistencias y diodos o bien resistencias y transistores. Los CI digitales incluyen microprocesadores, microcontroladores, memorias etc.

CI análogo-digitales. Combinan en un solo chip tanto circuitos analógicos como digitales. Ejemplos de ellos son: comparadores, convertidores digital/analógico, circuitos de interfase, temporizadores, osciladores controlados por voltaje (VCO) y lazos de seguimiento de fases.

ENCAPSULADO DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS

Los tipos de encapsulados más comunes en que se presentan los circuitos integrados se listan a continuación:

Encapsulado DIP. Es el encapsulado más común, consiste en dos hileras paralelas de terminales distribuidas a los lados del CI, en este encapsulado las patillas del CI atraviesa la tarjeta de circuito impreso (TCI) y se sueldan en la parte inferior. Véase la figura 1.2 (a).

Encapsulado SMT. Se denomina tecnología de montaje de superficie (SMT) y consiste en encapsulados cuyas patillas no atraviesan la TCI por lo que se sueldan en la superficie. De acuerdo al número de terminales se clasifican en encapsulado de contorno pequeño SO (8, 14 y 16 terminales) y SOL (16, 18, 20, 24, y 28 terminales). Se fabrican tanto en plástico (más económico) como en cerámica (más robusto). Véase la figura 1.2 (b).

Encapsulado TO-5. Este tipo de encapsulado se fabrica de metal y es muy robusto, sin embargo su uso está limitado por el espacio disponible en la TCI. Véase la figura 1.2 (c).

Encapsulado LCC. Consiste en un CI de cerámica que no tiene terminales que sobresalgan para conectarlo a la TCI, por esta razón se denomina portador de pastilla sin terminales (LCC). La conexión LCC se hace tanto mecánica como eléctricamente mediante soldadura. La figura 1.2 (d) muestra la forma correcta de conectar un LCC sobre la TCI

Encapsulado PLCC. Este tipo de encapsulado fue introducido en1980 como alternativa al LCC, consiste en terminales salientes doblabas hacia arriba en forma de J invertida, los hay de 20, 28, 44, 52 y 84 terminales en encapsulado de plástico. Véase la figura 1.2 (e).

El semiconductor material que revolucionó la electrónica

Un conductor es un material que permite un flujo considerable de corriente cuando una fuente de voltaje se aplica a través de sus terminales, poseen de 1 a 2 electrones de valencia[2]ejemplos: Oro (Au), Plata (Ag), Cobre (Cu), Aluminio (Al), etc…

Un aislante o dieléctrico presenta un nivel muy inferior de conductividad cuando se encuentra bajo la presión de una fuente de voltaje. Tienen la banda de valencia casi completa (8 electrones en el caso de los gases nobles), en general, son los no metales.

Un semiconductor, es un material que posee un nivel de conductividad que se localiza entre los extremos de un dieléctrico y de un conductor. Son materiales de valencia 4, ejemplos: Boro (B), Silicio (Si), Germanio (Ge), Arsénico (As), Antimonio (Sb), etc…

La resistencia de un material se define como:

La tabla 1.1 es una tabla comparativa de resistividades en distintos materiales, en la segunda columna se presentan los materiales semiconductores más ampliamente utilizados en el diseño de dispositivos electrónicos: Silicio (Si) y Germanio (Ge). Estos materiales poseen una estructura atómica como se ilustra en la figura 1.4. A temperatura ordinaria los átomos de Silicio se unen compartiendo pares de electrones mediante enlaces covalentes, cada átomo de silicio es circundado por 8 átomos vecinos (ver figura 1.5), pero además forman grupos simétricos denominados monocristales tal como se observa en la figura 1.3, estos monocristales en conjunto forman redes cristalinas. El mismo patrón es característico del Germanio (Ge).

Figura 1.3 Estructura de monocristal del Germanio y silicio

Figura 1.4 Estructura atómica:

• (a) Germanio

• (b) (b) silicio

Figura 1.5 Enlace covalente para el átomo de silicio

Se llaman materiales intrínsecos a aquellos semiconductores que se han refinado cuidadosamente con el objetivo de reducir las impurezas hasta

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