Eiletrónica

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Modelo:Portal de eiletrónica La eiletrónica ye la ciéncia que studa la forma de cuntrolar la einergie eilétrica por meios eilétricos ne ls quales ls eilétrons ténen papel fundamental.

Debede-se an Analógica i Degital por las dues formas de apersentaçon de l senhas eilhétricos la séren tratados.

Nua definiçon más abrangente, podemos dezir que la Eiletrónica ye l ramo de la ciéncia que studa l uso de circuitos formados por cumponentes eilétricos i eilhetrónicos, cul oubjetibo percipal de repersentar, armazenar, trasmitir ó porcessar anformaçones para alhá de l cuntrole de porcessos i serbo mecanismos. Sob esta ótica, tamien se puode afirmar que ls circuitos anternos de l cumputadors (que armazenan i porcéssan anformaçones), ls sistemas de teliquemunicaçones (que trasmíten anformaçones), ls dibersos tipos de sensors i transdutors (que repersentan grandezas físicas - anformaçones - sob forma de sinales eilétricos) stan, todos, drento de la ária de antresse de la Eiletrónica.

Cumplementar a la definiçon arriba, la Eiletrotécnica ye l ramo de la ciéncia que studa uso de circuitos formados por cumponentes eilétricos i eiletrónicos, cul oubjetibo percipal de transformar, trasmitir, porcessar i armazenar einergie. Sob esta definiçon, las usinas hidreilhétricas, termoeilhétricas i eiólicas (que crian einergie eilétrica), las lhinhas de trasmisson (que trasmíten einergie), ls transformadores, retificadores i ambersores (que porcessan einergie) i las bateries (que armazenan einergie) stan, todos, drento de la ária de antresse de la Eiletrotécnica.

Antre ls más dibersos ramos que la abrange, studa la trasmisson de la corrente eilétrica ne l bácuo i ne ls semicundutors. Tamien ye cunsidrada un ramo de la Eilhetricidade que, por sue beç, ye un ramo de la Física adonde se studan ls fenómenos de las cargas eilétricas eilementares, las porpiadades i cumportamiento, de l Eilétron, Fótons, partículas eilementares, óndias eiletromagnéticas, etc.

Transístores Bipolares[eiditar | editar código-fonte]

Transístores Bipolares de puorta eisolada (IGBTs)

L transístor bipolar de puorta eisolada (IGBT) çtaca-se pulas caratelísticas de baixa tenson ne l stado ligado de l BJT culas eicelentes caratelísticas de chabeamento, que traç un circuito de atibaçon de la puorta bien cencielho i cun alta ampedáncia de antrada de l mosfet. Eisísten ne l mercado transístores IGBTs culs balores nominales de corrente i de tenson bien arriba de l balores ancuntrados para Mosfets de poténcia.

Ls IGBTs stan als poucos a sustituir ls mosfets que se dízen an aplicaçones de alta tenson, adonde las perdas na cunduçon percisan ser mantidas an balores baixos. Mesmo las belocidades de chabeamento de l IGBTs séian maiores (até 50 kHç) de l que las de l BJTs i las de l mosfets.

Al cuntrário de l que acunteciu ne l MOSFET, l IGBT nun ten nanhun diodo reberso anternamente, sendo assi este fator torna sue capacidade de bloqueio para tensones ambersas mui baixa, podendo suportar ua tenson ambersa mássima an menos de 10 bolts.

Percípios de ouperaçon de l IGBT

La ouperaçon de l IGBT ye mui similar a la de l MOSFETs de poténcia. Para colocá-lo ne l stado ligado, basta polarizá-lo positibamente ne l treminal de l coletor (C+) an relaçon al treminal de l eimissor (I -). De eigual maneira, ua tenson positiba BG aplicada na puorta (G) fazerá l çpositibo passar para l stado ligado (ON), quando la tenson ne l gate (G) ultrapassar la tenson de limiar. L IGBT passara para l stado zlhigado (OFF) quando houbir l corte de tenson de l terminal de la puorta (G).

Rebuolta Caratelística de tenson-corrente de l IGBT

La rebuolta caratelística i ua plotaige de la corrente de coletor (IC) x la tenson de l coletor-eimisson (BCE). Quando nun houbir la tenson aplicada na puorta, l trasmissor IGBT stará ne l stado zlhigado (OFF), adonde la corrente (IC) ye eigual la zero (0) i la tenson que passa atrabeç de la chabe ye eigual la tenson de la fuonte.Se la tenson > BGE(th) fur aplicada na puorta, l çpositibo passará para l stado ligado i premitira la passaige de la corrente IC. Essa corrente ye lemitada pula tenson de la fuonte i pula rejisténcia de carga. Ne l stado ligado, la tenson atrabeç de la chabe se define la zero.

Eiletrónica Degital[eiditar | editar código-fonte]

Na eiletrónica degital este cuntrole se faç degitalizando l sinal de cuntrole ne l sou stágio de geraçon para eibitar las bariaçones térmicas ó de ambelhecimiento la que to material stá sujeito(zde l sensor até l relé final dun sistema analógico); ne l malas, l sinal degitalizado puode tener la forma dua corrente pulsante cuja frequéncia de pulsaçon repersente fielmente l sinal "bariaçon de resisténcia por eifeito de la temperatura". L eifeito de la bariaçon de parámetros (i oumento de l erro de mediçon) por termo-agitaçon i ambelhecimiento ye cumulatibo ne ls sistemas analógicos pus las bariaçones de parámetros debidas al oumento de la temperatura ne l forno (a medir) son produzidas pul mesmo porcesso anterno atómico que cria la "deriba", "agitaçon andeseiable" "mobimento eiletrónico caótico" i se tornan parte de las bariaçones spúria que mascórun la mediçon, i inda más seran ampleficadas por cumponentes que ténen sue própia agitaçon térmica que se tornan cumulatibos. Eisemplo de alguns ouciloscópios de laboratório que dében quedar ligados por longos períodos de tiempo antes de rializar mediçones culs, mesmo assi, antes de fazer las mediçones debíran ser aferidos para reber qual ye l balor ó se nun mostran sinales de deribas.(l más normal ye que apersenten bariaçones de posicionamento na bertical de l traço hourizontal cun nibles de antrada "zero");)

Cumponentes[eiditar | editar código-fonte]

Cunsidera-se l purmeiro cumponente eiletrónico puro la célula fotoboltaica (1839) seguida pula bálbula termoiónica (Ber Eifeito Édison), ó termiónica i alguns diodos a la base de Selénio (Se).

La bálbula termiónica, tamien chamada de bálbula eiletrónica, ye un çpositibo que cuntrola la passaige de la corrente eilétrica atrabeç de l bácuo (ber John Ambrose Fleming), drento dun bulbo de bidro, sendo outelizada an ancha scala até meados de la década de 1960. Als poucos, fui sustituída puls transístores.

Un transístor ye un çpositibo que cuntrola la passaige de la corrente eilétrica atrabeç de materiales semi-cundutores anteiramente sólidos. Assi, por definiçon, ambos son cumponentes eiletrónicos que sirben para eisecutar trabalhos idénticos, l segundo mas más moderno que l purmeiro.

A eiletrónica, al passar de l tiempo, acabou por zambolber i studar nuobos circuitos eiletrónicos para alhá de transístors, diodos, fotocélulas, capacitors, andutores, resistors, etc.

La tecnologie de meniaturizaçon zambolbiu ls circuito antegrados, ls microcircuitos, las mimória eiletrónicas, ls microprocessadors, para alhá de meniaturizar ls capacitors, andutores, resistors, antre outros.

Atuaçon[eiditar | editar código-fonte]

Quando se ten qualquier tipo de çpositibo adonde haba la atuaçon dun detreminado fenómeno físico an correlaçon cul outro, anteragindo, demudando, medindo, ande stá la eiletrónica. Un eisemplo serie la cumberson de óndia sonora para óndia eiletromagnética, de la eimisson eiletromagnética atrabeç de l spácio físico, para an seguida la cataçon desta, sue recepçon i recumberson para óndia eiletromagnética, assi nuobamente para óndia sonora. Sin la eiletrónica, esto serie ampossible de se cunseguir, pus l ato de se trasmitir ua óndia de radiofrequéncia i sue posterior recepçon necessita de çpositibos eiletrónicos que transformaran las manifestaçones físicas dun detreminado tipo de einergie que será cumbertido an outro. Por eisemplo: óndia sonora an óndia eilétrica, óndia luminosa para óndia sonora i alrobés.

Çpositibos[eiditar | editar código-fonte]

Circuito heipotético repersentando dibersos cumponentes an muntaige repetitiba

Ls çpositibos eiletrónicos son cumbinaçones adonde se usa l circuito básico repetitibamiente i sous cumponentes que, ua beç agrupados de forma ourganizada fórman blocos. Estes anterlhigados, fórman circuitos más cumplexos, i assi sucessibamente fázen funcionar ls mais bariados eiquipamientos.

Funcionamiento[eiditar | editar código-fonte]

L funcionamiento básico de qualquier circuito eiletrónico baseia-se ne l cuntrole de tenson i antensidade de corrente eilétrica, podendo ser moldadas de forma la que l porjetista puoda tirar probeito desses parámetros i cunfigurá-los an ouscilaçon, amplificaçon, etc, até chegar al resultado final quando, por eisemplo, atrabeç dun feixe de luç, ó feixe de Laser nua fibra ótica cunseguimos ne ls quemunicar cun belocidades cada beç maiores i cuntidades de anformaçon eimensas a milhares de km de çtáncia i, todo esso, an segundos, milisegundos.

Medidas Eiletrónicas[eiditar | editar código-fonte]

Crystal Clear app xmag.pngBer artigo percipal: Medidas Eiletrónicas


Ounidades de l Sistema Anternacional[eiditar | editar código-fonte]

San las seguintes las ounidades de l Sistema Anternacional de Ounidades:

B = bolt = medida de tenson eilétrica ó defrença de potencial

La = ampère = medida de corrente eilétrica

C = coulomb = medida de carga eilétrica

s = segundo = medida de tiempo

Ω = ohm = medida de resisténcia eilétrica

S = siemenes = medida de cundutibidade eilétrica

J = joule = medida de einergie

W = watt = medida de poténcia

Hç = heirtç = medida de frequéncia

F = farad = medida de capacitáncia

Wb = Weber = medida de fluxo magnético

H = heinry = medida de andutáncia

Outras ounidades[eiditar | editar código-fonte]

Las ounidades ambaixo inda son outelizadas, ambora nun fágan parte de l Sistema Anternacional

hp = horse power (cabalho de fuorça) = medida de poténcia Ous: 1 hp = 746 W

cb = cabalho oupor = medida de poténcia. Ous: 1 cb = 736 W

Stórico[eiditar | editar código-fonte]

La eiboluçon de la eiletrónica fui lenta ne l ampeço, mas cul passar de l tiempo, acelerou-se. Ne ls seclos XBII, XBIII i XIX, fúrun anformaçones çpersas, aleatórias.

An 1835, Munk, al gerar centelhas de alta tenson próssimo de ciertos puolos metálicos, oubserbou que estes mudában sue cundutibidade eilétrica. Esto quedou registrado, mas nun se ancuntrou ua outelidade prática para l fenómeno.

Acradita-se que l çpositibo eiletrónico más antigo fui ua célula fotoboltaica custruída an 1839 por Becquerel. Ambora funcional, sue outelidade era meramente para curjidade científica.

A cobrar de 1850, la físico-química passou la se antressar ne ls fenómenos de l cumportamiento de la AT (Alta Tenson) i de l gases. La spriéncia de Julius Plucker puode ser cunsidrada cumo punto de partida para tal. L pesquisador, al ligar tenson eilétrica mui alta an dous eilhetrodos, anseridos nua ampola de bidro cula atmosfera rarefeita, mostrou l fenómeno de la çcarga de l gases. Durante sue demustraçon, oubserbou-se un eifeito eiletrolhuminescente de quelor púrpura subre las paredes de l bidro.

An 1861, fui çcubierto l eifeito fotocundutor de l selénio. Posteriormente, an 1873, Willoughby Smith ambestigou l eifeito i delineou las purmeiras leis de la fotocundutebidade.

An 1866, Barley nuobamente oubserbou la mudança de cundutibidade de puolos metálicos na persença de centelhas eilétricas, de la mesma forma que Munk an 1835, mas, l fenómeno cuntinou a parecer meramente curjidade científica.

La bálbula termiónica tubo sous primórdios an 1873, quando Guthrie caleciu ua sfera metálica i la aprossimou dun eiletroscópio carregado. Al fazer esso, l çpositibo se çcarregaba.

Braun çcubriu l eifeito semicundutor ne l anho de 1874, oubserbando ls sulfetos de chumbo i de fierro.

Alexander Grahan Bell i Charles Sumner Taintener an 1878, outelizórun la célula de selénio para fazer spriéncias cun un telifone sin filo, outelizando óndias luminosas.

Dabid Edward Hughes çcubriu cumo gerar óndias eiletromagnéticas an 1874, andependientemente de l trabalho de James Clerk Maxwell. La antençon de Hughes nun era la geraçon de óndias an si, mas sue deteçon atrabeç de çpositibos (diodos) semicundutores que cunsistian nua agulha de fierro an cuntato cun un glóbulo de mercúrio, que resultaba nun filme de óxido de mercúrio. Este cuntato resultaba ne l eifeito de la retificaçon por semi-cundutibidade. Hughes, na berdade, se antecipou a la geraçon de radiofrequéncia an cinco anhos la Heirtç i an dieç anhos an sue deteçon.

Julius Eilstener i Hanes Geitel, ne l ampeço de 1880, ancerrórun un filamento dua bumbilha ancandecente i ua placa metálica nua ampola cun bácuo. L eifeito oubserbado fui ua corrente eilétrica que fluiu de l filamento a la placa atrabeç de l bácuo. Al mesmo tiempo Flemming, naqueilha época ampregado de Thomas Eidison, staba ambestigando l porquei de l scurecimento de l bidro dua bumbilha de filamento. Anseriu ua placa metálica i fizo ua ligaçon sterna al çpositibo. Al fazé-lo, oubserbou que al se aplicar un potencial positibo a la placa an relaçon al filamento, eimediatamente fluía ua corrente eilétrica pul bácuo. Al ambertir la polaridade, la corrente nun fluía. La este eifeito se dou l nome de Eifeito Eidison.

Calzechi Onesti, an 1884, tornou a oubserbar la mudança de cundutibidade de puolos metálicos na persença de centelhas eilétricas, de la mesma forma que Munk an 1835, mas, outra beç l fenómeno cuntinou a parecer meramente curjidade científica.

Heirtç, ne l anho de 1887, oubserbou l eifeito fotoeimissibo, que fui aprimorado an 1890 por Ebert, Wilheln Hallwachs i Wiedemann. An 1890, Julius Eilstener i Hanes Geitel zambolbírun la purmeira bálbula eiletrónica fotoeimissiba.

De nuobo, agora na pessona de Édouard Branly, an 1890, houbiste la ouserbaçon de la mudança de cundutibidade de puolos metálicos na persença de centeilhas eilétricas, de la mesma forma que Munk an 1835, mas, l fenómeno inda cuntinou a parecer meramente curjidade científica, sin uso prático.

Minchin i Ouliber Lodge, de forma andependiente, aparecírun que l fenómeno de la alteraçon de la cundutibidade de puolos metálicos na persença de centielhas eilétricas era criada por óndias que se propagában pul spácio que eimanában de las centielhas. Lodge anton, an 1894, purparou un tubo cun lhimalhas de fierro, seguindo l método de Branly. Çcubriu que este método poderie serbir para detetar óndias heirtzianas. Al çpositibo fui dado l nome de coesor, porque quando las óndias eiletromagnéticas passában por si, las lhimalhas se aglutinában i tenien que ser straídas antes de outra eimisson de radiofrequéncia.

A partir de 1850, culas spriéncias de Julius Plucker subre la eilhetroluminescéncia, Hittorf, Willian Crokes i Goldstein, ampeçórun ua ambestigaçon de l eifeitos de la Alta Tenson. Crokes anseriu un eiletrodo an forma de cruç de malta ne l tubo de bidro, fui oubserbado que l brilho produzido puls centeilhas ambesibles, era debido a la aceleraçon de algun tipo de partícula ó centeilha que probenie de l eiletrodo negatibo para l positibo. La este tipo de manifestaçon se dou l nome de "centeilhas catódicos", pus acraditou-se que sue carga era negatiba. La spriéncia fui cunfirmada por Hallwachs. An 1897, Thomson studou l eifeito i dou l nome de eilétrons a las partículas aceleradas ne l tubo de centeilhas catódicos.

Tommasina reambentou l detetor de radiofrequéncia de Hughes an 1899. Al çpositibo fui dado l nome de coesor de outo-restauraçon de Castelli, de Solari, ó coesor de outo-restouraçon de la Marina Eitaliana.

L padre Roberto Landell de Moura, an 1893, ampeçou las spriéncias cun un telifone sin filo outelizando radiofrequéncia. Die 3 de júnio de 1900 fizo ua demustraçon pública.

An 1901, Marconi recebiu ls purmeiros sinales de rádio atrabeç de l Atlántico. L detetor outelizado fui un retificador de glóbulo de fierro mercúrio eidéntico al ambentado por Hughes an 1874.

Las çcubiertas de l seclo XIX solo benirun a ser cumpiladas ne l ampeço de l seclo XIX. Cula outelizaçon prática para la eimisson termoiónica atrabeç de la outelizaçon de l diodo termiónico, triodo termiónico, tetrodos, pentodos, etc, ampeçou-se la era de la eiletrónica termoiónica, ó termiónica, quando John Ambrose Fleming outilizou estes eifeitos para la ampleficaçon de sinales.

Eiboluçon[eiditar | editar código-fonte]

Bálbula termiónica ampleficadora de áudio de 1906

Zde l ampeço de l seclo XX até sue metade, la bálbula termoiónica reinou abseluta, quando na metade de l seclo, an 1948, la gigante an teliquemunicaçones Bell Telephone, zambolbiu un çpositibo que an cumparaçon a la bálbula termoiónica era cencielhamiente minúsclo. Era l purmeiro transistor. Ande stábamos ampeçando la era de l semicundutor.

Transistor de poténcia de l circuito horizontal dun monitor de bídeo (Ecrana) 17, poténcia 90 W

Cul transistor i l zambolbimento de las técnicas de meniaturizaçon, quedou cada beç más acelerada la pordoçon i porjeto de cumponentes i eiquipamentos eilhetrónicos.

Esto culminou cula custruçon de l purmeiro circuito antegrado ne l final de la década de sessenta, quando apareciu l purmeiro amplificador ouperacional antegrado. Este nada más era que la montaige meniaturizada de transistores, capacitors, resistors i diodos semicondutores, todos feitos nua sola base, einicialmente an germánio.

Fexeiro:AntegratedCircuit1966.JPG
Circuito antegrado híbrido

Lougo apuis, ne l ampeço de la década de setenta, ls cumponentes passórun a ser fabricados an silício, eilemiento de más fácele manipulaçon i menos sensible als eifeitos de abalanche térmica.

Fúrun sendo zambolbidas assi sponencialmente nuobas tecnologies para la fabricaçon an série an alta belocidade. Estas outelizában cumponentes de ancha scala de antegraçon, (LSI), i logo após, ne ls anhos uitenta, fui zambolbida la stra ancha scala de antegraçon, (ELSI). Esta tecnologie ne ls dou ls microprocessadors de alta belocidade i zampengo.

Ne ls dies de hoije, depuis de l trabalho de milhares, senó milhones de colaboradores anónimos, la Eiletrónica stá finalmente a antrar na era de la nanotecnologie.

Çpositibos i eiquipamentos[eiditar | editar código-fonte]

Ls eiquipamentos i circuitos eiletrónicos móldan, cunfigúran i míden grandezas físicas de dibersas naturezas. Alguas son bariables, outra fixas, eisemplo desso son las bariables eilétricas que trasportan anformaçon, ls senhales.

Para l trasporte de anformaçon, fui neçairo la codificaçon dua lhenguaige.Un eisemplo ye la stinta telegrafie que era ousada para ambiar anformaçones atrabeç de l código morse, adonde senhales antermitentes traspórtan anformaçon codificada de tal modo, que decodificada forma letras i palabras. Estas, anterpretadas nada más son de l que anformaçon, lougo podemos definir que codificaçon ye la anformaçon antroduzida nun determinado senhal. I decodificaçon ye la straçon desta anformaçon deste mesmo senhal.

Boltímetro analógico outilizado an paineles eilétricos

Podemos definir trés grupos çtintos de senhales an eilhetrónica: Sinal analógico, ye todo aquel que baria cuntinamente an funçon de l tiempo, ó seia: puode ser repersentado por ua funçon matemática cuntina.

  • Un belocímetro analógico.
  • Un termómetro analógico.
  • Ua baláncia analógica.
  • Un boltímetro analógico.

Son eisemplos de senhales lidos de forma direta sin passar por qualquiera codificaçon, decodificaçon cumplexa. Las bariables son ouserbadas diretamente. L strumiento analógico cunsiste nun painel cun ua scala i un punteiro que çliza de forma la se berificar la posiçon deste subre aqueilha, un galbanómetro, ó l ecran dun osciloscópio.


Senhas i medidas analógicas i degitales[eiditar | editar código-fonte]

Senha periódico cunsiste de "pacotes" de anformaçon que son lhebados de forma direta, las óndias de rádio por eisemplo, adonde la codificaçon i decodificaçon ye eisecutada de forma direta, un eisemplo ye la Amplitude Modulada, adonde tenemos ua óndia portadora de frequéncia fixa modulada an amplitude bariable, la decodificaçon na recepçon se dá de forma direta por supresson de la portadora, retificaçon an meia óndia de l senha resultante, i amplificaçon de l resultado de forma la tenermos un senhal an forma de música, por eisemplo.

Senha degital ye formado por códigos de lenguaige matemática, un eisemplo desto ye la lenguaige binária, ó sistema binário, (álgebra boleana), adonde se usa un código binário de trasporte de anformaçon, la leitura ye andireta, depende de sistemas de anterpretaçon i leitura, pus esta nun ye direta, ye degitalizada, ye formada por cumponentes que degitalizan la anformaçon, esto ye, cumbérten l sistema decimal para sistema binário, ó para l sistema heixadecimal i bice-bersa, degitalizar ye manipular, cumbertir la anformaçon porcessá-la i recumbertir-la de modo que seia antendida.

L feturo[eiditar | editar código-fonte]

La eilhetrónica ye la base de la moderna tecnologie, de la cibernética, de la ciéncia de la cumputaçon, de la anformática, antre outros. Sin eilha ls sistemas de cuntrole de l mundo moderno nun funcionan.

Cula eiletrónica fundindo-se cula micro-mecánica, pneumática, hidráulica i anformática, tenemos la mecatrónica, la biomecatrónica, la robotizaçon biológica i la robótica. Esses cumpónen ls sistemas de analogie eilhetrónica, prebista para l nuosso feturo

Lhigaçones sternas[eiditar | editar código-fonte]

Modelo:Física-rodapie