Un poco de eletrónica

Hola a todos, esta es la primera vez que escribo en este blog así que déjenme introducirme a mí mismo, mi nombre es Daniel Toxtle, soy originario de Cholula, Puebla y aquí resido. En esta región son muy comunes los apellidos de origen náhuatl y el mío significa conejo o liebre, solo un dato curioso, estudio la licenciatura en ciencias de la electrónica por parte de la UAP y en realidad no sé si en entradas anteriores ya hayan hablado de temas electrónicos, pero les platicare en general de mi carrera y algunas cosas que para mí son interesantes y que podrían ser tema de muchas otras entradas y espero también dejarles claro cuál es el objetivo de estudiar mi carrera, pero primero probare suerte esperando que sea de su agrado.

Así que lo primero, yo se que dirán: y él por qué escribe aquí si es un blog científico; no todos, pero sí muchos, según mi propia experiencia y la de muchos de mis compañeros de la carrera, es que la mayoría de la gente, incluyendo otros estudiantes de la rama de ciencias exactas, es que si decimos que somos electrónicos automáticamente piensan en un técnico electrónico y no digo que sea malo serlo o los haga menos, para nada, es más pienso que ellos son muy importantes en la industria y en la vida diaria de todos, pero debo aclarar que existe diferencia entre técnico y alguien con estudios superiores de electrónica. Otra cosa muy importante es que la tecnología ha estado ligada, atada o sujeta a la ciencia desde hace mucho tiempo, es decir, el avance en la forma de vida humana se debe en gran parte al desarrollo de la tecnología desde la rueda hasta los más avanzados dispositivos electrónicos, podríamos decir que la ciencia nació para satisfacer la necesidad de la humanidad de respuestas y la tecnología fue la hermana menor de está, naciendo con el propósito de ayudar a la ciencia a tratar de responder estas dudas, en la tecnología podemos apoyarnos para crear todas las ideas que surgen de la ciencia y de nuestra misma imaginación, por lo que también podemos decir que es otra forma de arte de la humanidad, la unión de ciencia y tecnología.

Lo primero, les diré en términos formales que es la electrónica. La electrónica es la rama de la física encargada del estudio de los electrones a través de dispositivos conductores y semiconductores, ciencia se los dije, también la electrónica avanzó para convertirse en la especialización de la ingeniería que emplea sistemas basados en los conceptos antes mencionados. Utiliza una gran variedad de conocimientos, materiales y dispositivos. El diseño y la 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, no sólo se trata de conectar cablecitos, eso va quedando claro, también se trata de controlar los dispositivos y aún muchas de las cosas que nos parecen simples porque las tenemos en la vida cotidiana, tienen su programación y vaya como hacen sufrir a los que somos principiantes.

Empecemos por diferenciar un técnico de un ingeniero o equivalente: un técnico hace lo que la mayor parte de ustedes piensa cuando oyen que alguien dice que es electrónico, así es se dedica en mayor parte a hacer reparaciones de aparatos electrónicos, electrodomésticos, etc., también es el que en las industrias se dedica al control de alguna máquina, su mantenimiento y reparación cuando es necesario, los podemos ver desde un pequeño taller en un local en la esquina de tu casa o en una gran fábrica o centros de mantenimiento, también trabajan para paraestatales o en otras empresas privadas. Pero hasta allí, se pueden especializar en varias áreas o trabajos,  muy pocos se dedican al diseño o saben a fondo el origen de lo que trabajan, los hay claro, pero ese tránsito es el que hace a un ingeniero.

La gente de ingeniería o equivalente, tal es mi caso, nos dedicamos al diseño de nuevos dispositivos, a innovar en muchos casos algo existente, pero sobre todo sabemos con más profundidad su funcionamiento y los conceptos sobre los cuales estamos trabajando, allí claro entra lo científico, prueba, mediciones, errores, intentarlo otra vez, pero sobre todo, la mayor parte de lo que queremos hacer primero ve la luz sobre papel, allí es cuando deja de parecer divertido estar en esta rama, se termina la idea de que todo es estar en un laboratorio complejo con muchos foquitos, máquinas grandes, robots, computadoras y todo aquello que yo también en algún momento pensaba que era, pero es el paso necesario para lograr todo lo que hasta ahora disfrutamos, muchos hombres y mujeres en el pasado pasaron por esto y así seguirá siendo, apoyándonos siempre en todos los descubrimientos y logros que han hecho los compañeros y colegas físicos y matemáticos y la demás gente de ingeniería.

Uf mucho bla bla bla esto y lo mismo otra vez hasta yo mismo me harto, pero sólo quería dejar en claro eso, ¡hay diferencias! y hay quienes molestan con que es lo mismo, cosa que a veces si me hace querer ¡ah! enojarme… y no tiene dedicatoria especial hablo en general, todos felices =).

Todos somos una gran familia y dependemos unos de otros. Aunque a veces la balanza se va más hacia un lado que el otro, ¡pero ya que! algunos nos tenemos que aprovechar más jajaja o nos aprovechan ¬¬.

Ahora un poco de historia. Se considera que la electrónica comenzó con el diodo de vacío inventado por John A. Fleming en 1904. El funcionamiento de este dispositivo está basado en el efecto Edison. Pues bien, Edison fue el primero que observó en 1883 la emisión termoiónica, al colocar una lámina dentro de una bombilla para evitar el ennegrecimiento que producía en la ampolla de vidrio el filamento de carbón. Cuando se polarizaba positivamente la lámina metálica respecto al filamento, se producía una pequeña corriente entre el filamento y la lámina. Este hecho se producía porque los electrones de los átomos del filamento, al recibir una gran cantidad de energía en forma de calor, escapaban de la atracción del núcleo (emisión termoiónica) y atravesando el espacio vacío dentro de la bombilla, eran atraídos por la polaridad positiva de la lámina.

El otro gran paso lo dio Lee De Forest cuando inventó el tríodo en 1906. Este dispositivo es básicamente como el diodo de vacío, pero se le añadió una rejilla de control situada entre el cátodo y la placa, con el objeto de modificar la nube electrónica del cátodo, variando así la corriente de placa. Este fue un paso muy importante para la fabricación de los primeros amplificadores de sonido, receptores de radio, televisores, etc. A los físicos estas cosas ya les estarán sonando familiares, ondas, ¡sí! ondas, frecuencia, señales…

Conforme pasaba el tiempo, las válvulas de vacío se fueron perfeccionando y mejorando, apareciendo otros tipos, como los tetrodos, los pentodos, otras válvulas para aplicaciones de alta potencia, etc. Dentro de los perfeccionamientos de las válvulas se encontraba su miniaturización, se empieza a oír como la a la electrónica que todos tienen en mente, aparatos pequeños.

Pero fue definitivamente con el transistor, ideado por Bardeen, Brattain y Shockley, de la Bell Telephone Company, en 1947, cuando se permitió aún una mayor miniaturización de aparatos tales como las radios, unos años después recibieron el premio Nobel de física, lo ven los electrónicos somos físicos muy especializados. El transistor de unión apareció algo más tarde, en 1949. Este es el dispositivo utilizado actualmente para la mayoría de las aplicaciones de la electrónica. Sus ventajas respecto a las válvulas son entre otras: menor tamaño y fragilidad, mayor rendimiento energético, menores tensiones de alimentación, etc. El transistor no funciona en vacío como las válvulas, sino en un estado sólido semiconductor , razón por la que no necesita centenares de voltios de tensión para funcionar. A pesar de todo esto se siguen utilizando las válvulas.

El transistor tiene tres terminales (el emisor, la base y el colector) y se asemeja a un tríodo: la base sería la rejilla de control, el emisor el cátodo, y el colector la placa. Polarizando adecuadamente estos tres terminales se consigue controlar una gran corriente de colector a partir de una pequeña corriente de base.

En 1959 se desarrolló el primer circuito integrado por el ingeniero Jack Kilby, que alojaba seis transistores en una misma base semiconductora para formar un oscilador de rotación de fase. Hace unos pocos años Kilby fue galardonado con el premio Nobel de física por esta enorme contribución a la tecnología. Pocos años antes de que fuera desarrollado este, la idea del circuito integrado ya había sido moldeada por otros científicos, como decía somos una gran familia.

Al mismo tiempo pero por su propia cuenta Robert Noyce desarrollo su circuito integrado, que resolvió algunos problemas del de Kilby, en pocas palabras fue perfeccionado. Además de ser uno de los pioneros del circuito integrado, Robert Noyce también fue uno de los cofundadores de Intel, uno de los mayores fabricantes de circuitos integrados del mundo. En 1970 se desarrolló el primer microprocesador, Intel 4004 y ahora estamos en 2012 y solo chequen las etiquetas de sus laptops, muchas de seguro dicen Intel.

Los circuitos integrados se encuentran en todos los aparatos electrónicos modernos, como automóviles, televisores, reproductores de CD, reproductores de MP3, teléfonos móviles, computadoras, etc.

Ahora bien he mencionado mucho acerca de los dispositivos o materiales semiconductores, pero, ¿qué son?, pues bien un semiconductor es un elemento que se comporta como un conductor o como aislante dependiendo de diversos factores, como por ejemplo el campo eléctrico o magnético, la presión, la radiación que le incide, o la temperatura del ambiente en el que se encuentre. El elemento semiconductor más usado es el silicio, el segundo el germanio, se ha comenzado a emplear también el azufre. La característica común de todos ellos es que son tetravalentes. Se han desarrollado también muchos otros más materiales con estas características en base a estos elementos, pero mencionarlos sería demorarme más.

En la actualidad, los campos de desarrollo de la electrónica son tan vastos que se ha dividido en varias disciplinas especializadas. La mayor división es la que distingue la electrónica analógica de la electrónica digital. Las ramas de más aplicación son: Electrónica de control, telecomunicaciones y electrónica de potencia. Y si me pongo a contarles sobre cada una, vaya los tendría aquí otro rato muy largo.

La electrónica es, por tanto, una de las ramas de la ingeniería con mayor proyección en el futuro y es deber tanto de los científicos, ingenieros y el resto del mundo utilizar estos avances en nuestro beneficio, pero también sin dañar nuestro ya muy fracturado planeta, ya que muchos de los materiales usados en el desarrollo de dispositivos no son biodegradables, pero se les puede dar un nuevo uso o pueden ser procesados para crear algo nuevo, ¡recicla!, otra cosa importante es que para la obtención de muchos de estos materiales se explota gente en diversas minas del mundo, cosa que no es el fin deseado de la tecnología y ciencia, por tanto también debemos ser consientes que la tecnología sirve para tener estilos de vida más cómodos, pero debería ser parejo, porque mientras exista un consumismo desmesurado en el mundo se recurrirá a prácticas ilegales y que atentan contra nuestra propia humanidad, así que eso se los dejo para reflexionar, ¿de verdad es tan necesario cambiar de teléfono cada que sale uno nuevo? ¿Hay que comprar auto cada año?, cosas por el estilo, utiliza lo que de verdad sea necesario, ¡disfrútalo!

Pero en fin eso es todo, me gustaría poder poner más cosas pero de verdad que abarcaría demasiado en ello y el fin tampoco es aburrir, pero si informar, tener nuevas ideas, saber más, porque ¿acaso no ese es el fin del imperio de la ciencia?

Índice de imágenes:

[1] http://fisica2-6oprepa2011a-sasamo.wikispaces.com/Unidad+2+Electromagnetismo

[2] http://html.rincondelvago.com/diodo.html

[3] http://electronicausac.foroactivo.com/t215-medicion-de-transistores

[4] http://www.inventosydescubrimientos.info/2010/08/circuito-integrado.html

[5] http://pockage.com/contentes/2010/08/nu-dolphin-touch-reproductor-mp3-sumergible-con-pantalla-tactil/

[6] http://www.fayerwayer.com/2008/12/estudio-revela-que-consumidores-quieren-electronica-mas-verde/

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