Sistemas electrónicos

La electrónica es, hoy en día, una de las herramientas más importantes en nuestro entorno, ya que soluciona infinidad de problemas. Tanto es así, que muchos de los aparatos e instrumentos de nuestra vida cotidiana son posibles gracias a la electrónica.

Aunque la electricidad y la electrónica estudian los mismos principios físicos, la segunda se dedica, en mayor profundidad, al estudio de los elementos semiconductores y sus aplicaciones. Diremos que un circuito es electrónico cuando entre sus componentes se encuentran algunos formados por material semiconductor.

Esta tecnología de los materiales semiconductores fue desarrollada principalmente por los Laboratorios Bell Telephone de los Estados Unidos, con los investigadores Bardeen, Brattain y Schockley. El año 1948 descubrieron el transistor, con el que se inició una nueva revolución tecnológica aún vigente hoy en día en el campo de la electrónica y la microelectrónica.

Los semiconductores

Los semiconductores son unos elementos químicos que en la tabla periódica de los elementos tienen una valencia electrónica de 4, como es el caso del silicio y del germanio, y se caracterizan por la baja conductividad eléctrica en condiciones naturales. Estos materiales con la adición de elementos de valencia 3 o 5, como el boro o el fósforo, se convierten en materiales semiconductores. Este proceso se conoce por el nombre de dopaje.

Si el material de dopaje añadio al semiconductor es de valencia 3 obtenemos un semiconductor de tipo P.

Si el material de dopaje es de valencia 5 se obtiene un semiconductor de tipo N.

Estructura atómica del silicio. Fuente: Vikidia

Estructura atómica del germanio. Fuente: Vikidia

¿Cómo funciona un transistor? ver desde principio hasta el 3:22

Intro a los semiconductores (vídeo RETRO)

Las ventajas de la electrónica

Las ventajas que han aportado estos componentes son diversas, y la constante investigación en este campo hace que se vayan mejorando sus prestaciones. Entre las más importantes podemos citar:

  • Dimensiones reducidas y poco peso, lo que facilita la miniaturización y la integración.

  • Consumo de potencia reducido.

  • Dureza mecánica.

  • Fiabilidad funcional.

Los 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 – 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. Ejemplo: El termopar, la foto resistencia para medir la intensidad de la luz, etc.

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 – Actuadores u otros dispositivos (también transductores) que convierten las señales de corriente o voltaje en señales físicamente útiles. Por ejemplo: un display que nos registre la temperatura, un foco o sistema de luces que se encienda automáticamente cuando esté oscureciendo.

Como ejemplo supongamos un termómetro, electrónico. Se trata de un circuito que muestra la temperatura y dispone de un sistema de alarma en caso de que se supere un determinado valor.

El sensor puede ser un termistor, el circuito de procesamiento se encarga de convertir la señal de entrada en un nivel de voltaje en un nivel apropiado y mandar la información decodificándola a un display donde nos dé la temperatura real y si esta excede un límite preprogramado activar un sistema de alarma (circuito actuador) para tomar las medida pertinentes

Actividades

(1) Los 3 investigadores que descubrieron el transistor recibieron en 1956 el premio Nobel de física. Uno de ellos recibió un segundo premio Nobel algunos años más tarde. ¿De quién se trata? ¿Por qué lo recibió?

(2) Siguiendo con los Nobel. Hace pocos años, se volvió a premiar a los investigadores que desarrollaron un determinado tipo de LED. ¿De qué led se trata? ¿Por qué es importante su descubrimiento?

(3) Otro de los investigadores fundó la primera empresa de semiconductores en el origen de Silicon Valley. ¿Por qué situó la empresa allí? ¿Qué le fue ocurriendo a lo largo de su vida personal? ¿Qué importante empresa fue fundada por algunos de los ingenieros que trabajaron con él?

(4) ¿Cuáles son los semiconductores puros (intrínsecos) más utilizados en electrónica?

(5) ¿Con qué nombre se conoce el proceso mediante el cual se añaden pequeñas cantidades a los semiconductores intrínsecos y se les convierte en extrínsecos?

Repasa la lección en vídeo

Intro sistemas electrónicos .mp4