Objetivo: Conocer los diferentes tipos de componentes básicos
de electrónica así como su funcionamiento.
Resistencias:
Podemos clasificar las resistencias en tres grandes
grupos:
Resistencias fijas: Son las que presentan un valor óhmico que no
podemos modificar.
Resistencias variables: Son las que presentan un valor óhmico que
nosotros podemos variar modificando la posición de un contacto deslizante.
Resistencias especiales: Son las que varían su valor óhmico en función de
la estimulación que reciben de un factor externo (luz, temperatura...)
En principio, las resistencias fijas pueden ser
divididas en dos grandes grupos:
Bobinados: Están fabricados con hilos metálicos bobinados sobre núcleos cerámicos.
Como regla general, se suelen utilizar aleaciones del Níquel. Podemos
distinguir dos subgrupos:
Resistores bobinados de potencia: Son robustos y se utilizan en circuitos de
alimentación, como divisores de tensión. Están formados por un soporte de
porcelana o aluminio aglomerado, sobre el que se devana el hilo resistivo. La
protección la aporta el proceso final de cementado o vitrificado externo. Las
tolerancias son inferiores al 10 % y su tensión de ruido es prácticamente
despreciable. Para garantizar su fiabilidad es conveniente que el diámetro no
sea excesivo y que no se utilicen a más del 50 % de su potencia nominal.
Resistores bobinados de precisión: La precisión del valor óhmico de estos
componentes es superior a + 1 por 100. Su estabilidad es muy elevada y
presentan una despreciable tensión de ruido. El soporte, cerámico o de material
plástico (baquelita), presenta gargantas para alojar el hilo resistivo. El
conjunto se impregna al vacío con un barniz especial. Son estabilizados
mediante un tratamiento térmico y se obtienen tolerancias del + 0,25 %, + 0,1 %
y + 0,05 %.
No bobinados: En estas resistencias el material resistivo se integra en el cuerpo del
componente. Están previstos para disipar potencias de hasta 2 vatios. Son más
pequeños y económicos que los bobinados, y el material resistivo suele ser
carbón o película metálica. Dentro de este apartado caben resistores destinados
a diversas finalidades, los cuales ofrecen características básicas muy
dispares.
Veamos ahora
algunos tipos de resistencias no bobinadas:
Resistencias aglomeradas o de precisión: son pequeños, económicos y de calidad media. Los
valores de tensión de ruido y coeficientes de temperatura y tensión son apreciables.
Bien utilizados, tienen buena estabilidad. Se fabrican con una mezcla de
carbón, aislante y aglomerante. Dependiendo de la cantidad de carbón, variará
el valor óhmico de la resistencia. Son sensibles a la humedad y tienen una
tolerancia entre el 5 y el 20 %. Se deben usar en circuitos que no necesiten
mucha precisión y no usar más del 50 % de su potencia nominal.
Resistencias de capa de carbón por depósitos: están fabricados en un soporte vidrio sobre el que
se deposita una capa de carbón y resina líquida. El valor óhmico lo determina
el porcentaje de carbón de la mezcla. El soporte se divide en partes, que
componen las resistencias. Después se metalizan los extremos, para soldar los
terminales, se moldea con una resina termoendurecible, se comprueba el valor
del componente y se litografían los valores.
Resistores pirolíticos: Sobre un núcleo de material cerámico se deposita
carbón por pirólisis. El núcleo se introduce en un horno al que se inyecta un
hidrocarburo (metano, butano...). Este se descompone y el carbono se deposita
en el núcleo; tanta más cuanta mayor cantidad de hidrocarburo se inyecte en el
horno. Después de un proceso de esmaltado, se realiza el encasquillado de
terminales, quedando preparado el resistor para el espiralado de la superficie
resistiva.
Resistencias de capa metálica: Están fabricados con una capa muy fina de metal
(oro, plata, níquel, cromo u óxidos metálicos) depositados sobre un soporte
aislante (de vidrio, mica, ..). Estas resistencias tienen un valor óhmico muy
bajo y una estabilidad muy alta.
Resistencias de película fotograbada: Puede ser por depósito de metal sobre una placa de
vidrio o por fotograbado de hojas metálicas. Este tipo de resistencias tiene un
elevado valor de precisión y estabilidad.
Resistencias de película gruesa Vermet: El soporte es una placa cerámica de reducido
espesor, sobre la que se deposita por serigrafía un esmalte pastoso conductor.
El esmalte recubre los hilos de salida que ya se encontraban fijados sobre la
placa soporte. Al introducir el conjunto en un horno, el esmalte queda
vitrificado.
- Código de colores
Como ya se indicó con anterioridad, una de las formas de indicar el
valor nominal de una resistencia es mediante un código de colores que consta,
como norma general, de 3 bandas de valor y una de tolerancia.
El código empleado es el siguiente:
|
Color
|
1ª y 2ª bandas de color
|
Factor multiplicador
|
Tolerancia
|
Figura
|
|
Negro
|
0
|
x 1
|
-
|
 |
|
Marrón
|
1
|
x 10
|
± 1 %
|
|
|
Rojo
|
2
|
x 100
|
± 2 %
|
|
|
Naranja
|
3
|
x 1000
|
-
|
|
|
Amarillo
|
4
|
x 10000
|
-
|
|
|
Verde
|
5
|
x 100000
|
± 0'5 %
|
|
|
Azul
|
6
|
x 1000000
|
-
|
|
|
Violeta
|
7
|
x 10000000
|
-
|
|
|
Gris
|
8
|
x 100000000
|
-
|
|
|
Blanco
|
9
|
x 1000000000
|
-
|
|
|
Oro
|
-
|
: 10
|
± 5 %
|
|
|
Plata
|
-
|
: 100
|
± 10 %
|
Cogiendo como ejemplo la resistencia de
la figura, colores rojo - amarillo - naranja - oro, tendremos:
2 4 x 1000 ± 5% ()
= 24000 ± 5% = 24 K ± 5%
Descripción y
simbología:
En todas las resistencias nos podemos
encontrar tres características, el valor nominal expresado en ómios (, la
tolerancia en % y la potencia en vatios (W).
Valor nominal: Es el que indica
el fabricante. Este valor normalmente es diferente del valor real, pues
influyen diferentes factores de tipo ambiental o de los mismos procesos de
fabricación, pues no son exactos. Suele venir indicado, bien con un código de
colores, bien con caracteres alfanuméricos.
Tolerancia: Debido a los
factores indicados anteriormente, y en función de la exactitud que se le de al
valor, se establece el concepto de tolerancia como un % del valor nominal. De
esta forma, si nosotros sumamos el resultado de aplicar el porcentaje al valor
nominal, obtenemos un valor límite superior. Si por el contrario lo que hacemos
es restarlo, obtenemos un valor límite inferior. Con la tolerancia, el
fabricante nos garantiza que el valor real de la resistencia va a estar siempre
contenido entre estos valores, Si esto no es así, el componente está
defectuoso.
Potencia nominal: Es el valor de la
potencia disipada por el resistor en condiciones normales de presión y
temperatura.
- Símbolos
Nos podemos
encontrar con dos símbolos, uno regulado por una norma americana y otro por una
norma europea.
Este tipo de resistores presentan la particularidad
de que su valor puede modificarse a voluntad. Para variar el valor óhmico
disponen de un cursor metálico que se desliza sobre el cuerpo del componente,
de tal forma que la resistencia eléctrica entre el cursor y uno de los extremos
del resistor dependerá de la posición que ocupe dicho cursor. En esta categoría
cabe distinguir la siguiente clasificación:
Resistencias ajustables: Disponen de tres terminales, dos extremos y uno
común, pudiendo variarse la resistencia (hasta su valor máximo), entre el común
y cualquiera de los dos extremos. Son de baja potencia nominal.
Resistencia variable (potenciómetro): Su estructura es semejante a la de los resistores
ajustables, aunque la disipación de potencia es considerablemente superior. Se
utilizan básicamente para el control exterior de circuitos complejos. Los
potenciómetros pueden variar su resistencia de forma lineal (potenciómetros
lineales) o exponencial (potenciómetros logarítmicos).
Los
termistores, o resistores térmicos, son dispositivos semiconductores que se
comportan como resistencias con un coeficiente de temperatura de resistencia
alto y, generalmente negativo. En algunos casos, la resistencia de un termistor
a temperatura ambiente puede disminuir hasta un 6% por cada 1ºC que se eleve la
temperatura. Dada esta alta sensibilidad al cambio de temperatura hacen al
termistor muy conveniente para mediciones, control y compensar con precisión la
temperatura. El uso de termistores está muy difundido en tales aplicaciones, en
especial en el rango más bajo de temperatura de -100ºC a 300ºC.
Los
termistores se componen de una mezcla sintética de óxidos de metales, como
manganeso, níquel, cobalto, cobre, hierro y uranio. Su rango de resistencia va
de 0.5 ohms. a 75 ohms y están disponibles en una amplia gama de formas y
tamaños. Los más pequeños son cuentas con un diámetro de 0.15 mm a 1.25 mm. Las
cuentas se pueden colocar dentro de una barra de vidrio para formar sondas que
son más fáciles desmontar que las cuentas. Se hacen disco y arandelas
presionando el material termistor en condiciones de alta presión en formas
cilíndrica y plana con diámetros de 2.5 mm a 25 mm. Las arandelas se pueden
apilar y conectar en serie o paralelo con el fin de incrementar la disipación
de potencia.
Tres
características importantes del termistor lo hacen extremadamente útil en
aplicaciones de medición y control:
a)
Resistencia-temperatura
b)
Voltaje-corriente
c)
Corriente-tiempo
Las
características resistencia--temperatura de la figura muestra que un termistor
tiene coeficiente de temperatura de resistencia muy elevado y negativo, lo cual
lo convierte en un TRANSDUCTOR DE TEMPERATURA IDEAL.
En
la característica voltaje-corriente de la figura se observa que la caída de
voltaje a través de un termistor aumenta con el incremento de corriente hasta
que alcanza un valor pico, más allá del cual la caída de voltaje decrece con el
incremento de corriente.
El
constantano es una aleación de 55% de cobre y 45% de níquel.
Cromel= Aleación de Cromo y Níquel
Alumel
=Aleación de aluminio, manganeso y níquel.
Fotorresistor LDR:
Un fotorresistor o LDR (por
sus siglas en inglés "light-dependent resistor") es un componente electrónico
cuya resistencia varía en función de
la luz
El valor de resistencia
eléctrica de un LDR es bajo cuando hay luz incidiendo en él (puede descender
hasta 50 ohm) y muy alto cuando está a oscuras (varios megohmios).
Características
Su funcionamiento se basa en
el efecto fotoeléctrico. Un
foto resistor está hecho de un semiconductor de
alta resistencia como el sulfuro de cadmio,
CdS. Si la luz que incide en el dispositivo es de alta frecuencia,
los fotones son
absorbidos por las elasticidades del semiconductor
dando a los electrones la
suficiente energía para saltar la banda de conducción. El
electrón libre que resulta, y su hueco asociado, conducen la electricidad, de
tal modo que disminuye la resistencia. Los valores típicos
varían entre 1 MΩ, o más, en la oscuridad y 100 Ω con luz brillante.
Las células de sulfuro del
cadmio se basan en la capacidad del cadmio de
variar su resistencia según la cantidad de luz que incide en la célula. Cuanta
más luz incide, más baja es la resistencia. Las células son también capaces de
reaccionar a una amplia gama de frecuencias, incluyendo infrarrojo
(IR), luz
visible, y ultravioleta (UV).
La variación del valor de la
resistencia tiene cierto retardo, diferente si se pasa de oscuro a iluminado o
de iluminado a oscuro. Esto limita a no usar los LDR en aplicaciones en las que
la señal luminosa varía con rapidez. El tiempo de respuesta típico de un LDR
está en el orden de una décima de segundo. Esta lentitud da ventaja en algunas
aplicaciones, ya que se filtran variaciones rápidas de iluminación que podrían
hacer inestable un sensor (ej. tubo fluorescente alimentado por corriente
alterna). En otras aplicaciones (saber si es de día o es de noche) la lentitud
de la detección no es importante.
Se fabrican en diversos
tipos y pueden encontrarse en muchos artículos de consumo, como por ejemplo en cámaras, medidores de luz,
relojes con radio, alarmas de seguridad o sistemas de encendido y apagado del
alumbrado de calles.
Potenciómetro:
Los
potenciómetros limitan el paso de la corriente eléctrica (Intensidad)
provocando una caída de tensión en ellos al igual que en una resistencia, pero
en este caso el valor de la corriente y la tensión en el potenciómetro las
podemos variar solo con cambiar el valor de su resistencia. En una resistencia
fija estos valores serían siempre los mismos. Si esto no lo tienes claro es
mejor que estudies las magnitudes eléctricas (enlace en lo
subrayado).
El valor de un potenciómetro viene expresado
en ohmios (símbolo Ω) como las resistencias, y el valor del potenciómetro
siempre es la resistencia máxima que puede llegar a tener. El mínimo
lógicamente es cero. Por ejemplo un potenciómetro de 10KΩ puede tener una resistencia
con valores entre 0Ω y 10.000Ω.
El potenciómetro más sencillo es una resistencia variable mecánicamente. Los primeros potenciómetros y más sencillos son los reóstatos.
El potenciómetro más sencillo es una resistencia variable mecánicamente. Los primeros potenciómetros y más sencillos son los reóstatos.
Se suelen llamar potenciómetros lineales o deslizantes por que cambian su valor deslizando por una línea la patilla C. Veamos como son en realidad.
El mismo mecanismo, pero más pequeño, tendrían los potenciómetros rotatorios para electrónica. Se usan en
circuitos de pequeñas corrientes. Veamos como son.
Si nos fijamos tienen 3 patillas como el anterior. Para conectarlo debemos conectar al circuito las patillas A y B o la C y B, es decir la del medio siempre con una de los extremos y así conseguiremos que sea variable. Tienen una rosca que puede variarse con un destornillador, como es el caso del de color negro, o puede tener un saliente que gira con la mano para variar la resistencia del potenciómetro al valor que queramos. Estos potenciómetros también se llaman rotatorios.
El símbolo de un potenciómetro mecánico en un circuito eléctrico es el siguiente:
Vemos que es como el de una resistencia pero con una flecha que lo atraviesa y que significa variabilidad (que varía). Podemos usar cualquiera de los dos.
Capacitores / condensador:
CAPACIDAD DE UN CONDUCTOR.
Cuando un conductor se carga, es decir, se le comunica una carga eléctrica,
adquiere un cierto potencial, que depende de consideraciones geométricas (de su
forma).
a la relación entre carga y potencial se le llama CAPACIDAD de ese conductor.
a la relación entre carga y potencial se le llama CAPACIDAD de ese conductor.
Podemos entonces definir una magnitud llamada CAPACITANCIA o
CAPACIDAD, como la relación entre la carga almacenada (Q) y la tensión a la que
se encuentra (V).
Escribimos entonces:
C = Q / V
Un conductor que, con la misma carga que otro, adquiera menor potencial,
tendrá más capacidad que el segundo, y viceversa.
La unidad de capacidad es el FARADIO. El faradio es una unidad tan
sumamente grande que no resulta en absoluto práctica..
Los submúltiplos del Faradio son:
El microfaradio (m F) =
0,000001 F. (10-6 F )
El nanofaradio (nF) =
0,000000001 F. (10-9 F)
El picofaradio (pF) =
0,000000000001 F. (10-12 F)
Cuando se da la capacidad en "K", no quiere decir Kilofaradio,
sino Kilopicofaradio (1000 picofaradios); y como 1000 picofaradios es igual a 1
nanofaradio, cuando alguien nos dice que un capacitor tiene 4K7, nos está
diciendo que tiene 4,7 kilopicofaradio, que es lo mismo que decir 4,7 nanofaradio.
Recuerde: Los dispositivos que almacenan cargas eléctricas se denominan
CAPACITORES.
En un Capacitor la relación carga / tensión es constante y se llama
CAPACITANCIA, y su unidad es el Faradio.
Símbolos
CAPACITORES FIJOS
Estos capacitores tienen una capacidad fija determinada por el fabricante y
su valor no se puede modificar. Sus características dependen principalmente del
tipo de dieléctrico utilizado, de tal forma que los nombres de los diversos
tipos se corresponden con los nombres del dieléctrico usado.
De esta forma podemos distinguir los siguientes tipos:
Cerámicos.
Plástico.
Mica.
Electrolíticos. De doble capa eléctrica.
Capacitores cerámicos
El dieléctrico utilizado por estos capacitores es la cerámica, siendo el
material más utilizado el dióxido de titanio. Este material confiere al
capacitor grandes inestabilidades por lo que en base al material se pueden
diferenciar dos grupos:
Grupo I: caracterizados por una alta estabilidad, con un coeficiente de temperatura bien definido y casi constante.
Grupo I: caracterizados por una alta estabilidad, con un coeficiente de temperatura bien definido y casi constante.
Grupo II: su coeficiente de temperatura no está prácticamente definido y
además de presentar características no lineales, su capacidad varía
considerablemente con la temperatura, la tensión y el tiempo de funcionamiento.
Las altas constantes dieléctricas características de las cerámicas permiten
amplias posibilidades de diseño mecánico y eléctrico.
Las especificaciones de estos Capacitores son aproximadamente las
siguientes:
· Capacitancias en la gama de 0,5 pF hasta 470 nF
· Tensión de trabajo desde
3 V. a 15.000 Volts o más.
· Tolerancia entre 1% y 5%
· Relativamente chicos en
relación a la Capacitancia.
· Amplia banda de tensiones
de trabajo.
· Son adecuados para trabajar
en circuitos de alta frecuencia.
· Banda de tolerancia buena
para aplicaciones que exigen precisión.
Capacitores cerámicos
Capacitores de plástico
Estos capacitores se caracterizan por las altas resistencias de aislamiento
y elevadas temperaturas de funcionamiento.
Según el proceso de fabricación podemos diferenciar entre los de tipo k y tipo MK, que se distinguen por el material de sus armaduras (metal en el primer caso y metal vaporizado en el segundo).
Según el dieléctrico usado se pueden distinguir estos tipos comerciales:
KS: styroflex, constituidos por láminas de metal y poliestireno como
dieléctrico.
KP: formados por láminas de metal y dieléctrico de polipropileno.
MKP: dieléctrico de polipropileno y armaduras de metal vaporizado.
MKY: dieléctrico de polipropileno de gran calidad y láminas de metal
vaporizado.
MKT: láminas de metal vaporizado y dieléctrico de teraftalato de
polietileno (poliéster).
MKC: makrofol, metal vaporizado para las armaduras y policarbonato para el
dieléctrico.
A nivel orientativo estas pueden ser las características típicas de los
capacitores de plástico:
|
TIPO
|
CAPACIDAD
|
TOLERANCIA
|
TENSION
|
TEMPERATURA
|
|
KS
|
2pF-330nF
|
+/-0,5% +/-5%
|
25V-630V
|
-55ºC-70ºC
|
|
KP
|
2pF-100nF
|
+/-1% +/-5%
|
63V-630V
|
-55ºC-85ºC
|
|
MKP
|
1,5nF-4700nF
|
+/-5% +/-20%
|
0,25KV-40KV
|
-40ºC-85ºC
|
|
MKY
|
100nF-1000nF
|
+/-1% +/-5%
|
0,25KV-40KV
|
-55ºC-85ºC
|
|
MKT
|
680pF-0,01mF
|
+/-5% +/-20%
|
25V-630V
|
-55ºC-100ºC
|
|
MKC
|
1nF-1000nF
|
+/-5% +/-20%
|
25V-630V
|
-55ºC-100ºC
|
Capacitores de mica
El dieléctrico utilizado en este tipo de capacitores es la mica o silicato
de aluminio y potasio y se caracterizan por bajas pérdidas, ancho rango de
frecuencias y alta estabilidad con la temperatura y el tiempo.
Capacitores electrolíticos
En estos capacitores una de las armaduras es de metal mientras que la otra
está constituida por un conductor iónico o electrolito. Presentan unos altos
valores capacitivos en relación al tamaño y en la mayoría de los casos son
polarizados.
Podemos distinguir dos tipos:
Electrolíticos de aluminio: la armadura metálica es de aluminio y el
electrolito de tetraborato armónico.
Electrolíticos de tántalo: el dieléctrico está constituido por óxido de
tántalo y nos encontramos con mayores valores capacitivos que los anteriores para
un mismo tamaño. Por otra parte las tensiones nominales que soportan son
menores que los de aluminio y su costo es algo más elevado.
Las principales características de los capacitores electrolíticos son:
Capacitancia en la gama de 1uF a 220.000 uF.
Tensiones de trabajo entre 2 y 1.000 V.
Tolerancia entre –20% y +50%, generalmente.
La corriente de fuga es relativamente alta o sea que la aislamiento no es
excelente.
Son polarizados, se debe respetar la polaridad.
La capacidad aumenta a medida que el capacitor envejece.
Tienen una duración limitada.
La Capacitancia varía ligeramente con la tensión.
Los capacitores electrolíticos no se usan en circuitos de alta frecuencia,
se usan en circuitos de baja frecuencia, uso general y corriente continua.
Capacitor electrolítico: Tiene polaridad, normalmente se marca el negativo
con el signo - . El terminal negativo es el de menor longitud.
Hay que asegurarse de no conectar el capacitor entre dos puntos del
circuito cuya tensión supere la máxima que soporta el capacitor.
Capacitores de doble capa eléctrica
Estos capacitores también se conocen como supercapacitores o CAEV debido a
la gran capacidad que tienen por unidad de volumen. Se diferencian de los
capacitores convencionales en que no usan dieléctrico por lo que son muy
delgados. Las características eléctricas más significativas desde el punto de
su aplicación como fuente acumulada de energía son: altos valores capacitivos
para reducidos tamaños, corriente de fugas muy baja, alta resistencia serie, y
pequeños valores de tensión.
Descripción o codificación
Vamos a disponer de un código de colores, cuya lectura varía según el tipo
de condensador, y un código de marcas, particularizado en los mismos. Primero
determinaremos el tipo de condensador (fijo o variable) y el tipo concreto
dentro de estos.
Las principales características que nos vamos a encontrar en los capacitores van a ser la capacidad nominal, tolerancia, tensión y coeficiente de temperatura, aunque dependiendo de cada tipo traerán unas características u otras.
En cuanto a las letras para la tolerancia y la correspondencia número-color del código de colores, son lo mismo que para resistencias. Debemos destacar que la fuente más fiable a la hora de la identificación son las características que nos proporciona el fabricante.
Las principales características que nos vamos a encontrar en los capacitores van a ser la capacidad nominal, tolerancia, tensión y coeficiente de temperatura, aunque dependiendo de cada tipo traerán unas características u otras.
En cuanto a las letras para la tolerancia y la correspondencia número-color del código de colores, son lo mismo que para resistencias. Debemos destacar que la fuente más fiable a la hora de la identificación son las características que nos proporciona el fabricante.
Capacitores cerámicos tipo placa, grupo 1 y 2.
Capacitores cerámicos tipo disco, grupo 1.
Capacitores cerámicos tipo disco, grupo 2.
Capacitores cerámicos tubulares.
CÓDIGO DE COLORES
CÓDIGO DE MARCAS
Capacitores electrolíticos
Estos capacitores siempre indican la capacidad en microfaradios y la máxima
tensión de trabajo en voltios. Dependiendo del fabricante también pueden venir
indicados otros parámetros como la temperatura y la máxima frecuencia a la que
pueden trabajar. Tenemos que poner especial atención en la identificación de la
polaridad. Las formas más usuales de indicación por parte de los fabricantes
son las siguientes:
Capacitores de tantalio
Actualmente estos capacitores no usan el código de colores (los más antiguos,
si). Con el código de marcas la capacidad se indica en microfaradios y la
máxima tensión de trabajo en voltios. El terminal positivo se indica con el
signo +:
Estos capacitores electrolíticos de tantalio, tienen un costo más elevado,
debido a que poseen mejores características y tienen mayor precisión y
estabilidad.
EL DIODO:
El diodo ideal es un
componente discreto que permite la circulación de corriente entre sus
terminales en un determinado sentido, mientras que la bloquea en el sentido
contrario.
En la Figura 1 se muestran
el símbolo y la curva característica tensión-intensidad del funcionamiento del
diodo ideal. El sentido permitido para la corriente es de A a K.
Figura
1:
Símbolo y curva característica tensión-corriente del diodo ideal.
El funcionamiento del diodo
ideal es el de un componente que presenta resistencia nula al paso de la
corriente en un determinado sentido, y resistencia infinita en el sentido
opuesto. La punta de la flecha del símbolo circuital, representada en la figura
1, indica el sentido permitido de la corriente.
Mediante el siguiente
ejemplo se pretende mostrar el funcionamiento ideal de un diodo en circuito
sencillo.
Figura
2:
Ejemplo de funcionamiento del diodo ideal.
Según está colocada la
fuente, la corriente debe circular en sentido horario.
En el circuito de la
izquierda, el diodo permite dicha circulación, ya que la corriente entra por el
ánodo, y éste se comporta como un interruptor cerrado. Debido a esto, se
produce una caída de tensión de 10V en la resistencia, y se obtiene una
corriente de 5mA.
En el circuito de la
derecha, el diodo impide el paso de corriente, comportándose como un
interruptor abierto, y la caída de tensión en la resistencia es nula: los 10V
se aplican al diodo.
Actualmente los diodos se
fabrican a partir de la unión de dos materiales semiconductores de
características opuestas, es decir, uno de tipo N y otro de tipo P. A esta
estructura se le añaden dos terminales metálicos para la conexión con el resto
del circuito. En la Figura 3: se presenta el esquema de los dos tipos de diodos
que se fabrican actualmente, el diodo vertical y el plano.
Figura
3:
Esquemas de diodos de unión PN
El hecho de que los diodos
se fabriquen con estos materiales conlleva algunas desviaciones de
comportamiento con respecto al diodo ideal.
En este apartado se presenta
en primer lugar el proceso de formación de los diodos de semiconductores para
pasar después a exponer el comportamiento eléctrico y las desviaciones con
respecto al comportamiento ideal.
Diodos
de silicio
La
construcción de un diodo de silicio comienza con silicio purificado. Cada lado
del diodo se implanta con impurezas (boro en el lado del ánodo y arsénico o
fósforo en el lado del cátodo), y la articulación donde las impurezas se unen
se llama la "unión pn". Los diodos de silicio tienen un voltaje de
polarización directa de 0,7 voltios. Una vez que el diferencial de voltaje
entre el ánodo y el cátodo alcanza los 0,7 voltios, el diodo empezará a
conducir la corriente eléctrica a través de su unión pn. Cuando el diferencial
de voltaje cae a menos de 0,7 voltios, la unión pn detendrá la conducción de la
corriente eléctrica, y el diodo dejará de funcionar como una vía eléctrica.
Debido a que el silicio es relativamente fácil y barato de obtener y procesar,
los diodos de silicio son más frecuentes que los diodos de germanio.
Diodos
de germanio
Los
diodos de germanio se fabrican de una manera similar a los diodos de silicio.
Los diodos de germanio también utilizan una unión pn y se implantan con las
mismas impurezas que los diodos de silicio. Sin embargo los diodos de germanio,
tienen una tensión de polarización directa de 0,3 voltios. El germanio es un
material poco común que se encuentra generalmente junto con depósitos de cobre,
de plomo o de plata. Debido a su rareza, el germanio es más caro, por lo que
los diodos de germanio son más difíciles de encontrar (y a veces más caros) que
los diodos de silicio.
¿Qué
diodo debo usar?
Los
diodos de germanio se utilizan mejor en circuitos eléctricos de baja potencia.
Las polarizaciones de voltaje más bajas resultan en pérdidas de potencia más
pequeñas, lo que permite que el circuito sea más eficiente eléctricamente. Los
diodos de germanio también son apropiados para circuitos de precisión, en donde
las fluctuaciones de tensión deben mantenerse a un mínimo. Sin embargo, los
diodos de germanio se dañan más fácilmente que los diodos de silicio. Los
diodos de silicio son excelentes diodos de propósito general y se pueden
utilizar en casi todos los circuitos eléctricos que requieran de un diodo. Los
diodos de silicio son más duraderos que los diodos de germanio y son mucho más
fáciles de obtener. Mientras que los diodos de germanio son apropiados para
circuitos de precisión, a menos que exista un requisito específico para un diodo
de germanio, por lo general es preferible utilizar diodos de silicio cuando se
fabrique un circuito.
Resumen:
Componentes
básicos de electrónica:
Podemos clasificar las resistencias en tres
grandes grupos:
Resistencias fijas: Son las que presentan un valor óhmico que no podemos modificar.
Resistencias variables: Son las que
presentan un valor óhmico que nosotros podemos variar modificando la posición
de un contacto deslizante.
Resistencias especiales: Son las que
varían su valor óhmico en función de la estimulación que reciben de un factor
externo (luz, temperatura...)
En todas las resistencias nos podemos
encontrar tres características, el valor nominal expresado en ómios (, la
tolerancia en % y la potencia en vatios (W).
Valor nominal: Es el que indica el fabricante. Este valor normalmente es diferente del
valor real, pues influyen diferentes factores de tipo ambiental o de los mismos
procesos de fabricación, pues no son exactos. Suele venir indicado, bien con un
código de colores, bien con caracteres alfanuméricos.
Tolerancia: Debido a los factores
indicados anteriormente, y en función de la exactitud que se le de al valor, se
establece el concepto de tolerancia como un % del valor nominal. De esta forma,
si nosotros sumamos el resultado de aplicar el porcentaje al valor nominal,
obtenemos un valor límite superior.
Potencia nominal: Es el valor de la potencia disipada por el resistor en condiciones
normales de presión y temperatura.
Resistores
variables:
Este tipo de resistores presentan la
particularidad de que su valor puede modificarse a voluntad. Para variar el
valor óhmico disponen de un cursor metálico que se desliza sobre el cuerpo del
componente, de tal forma que la resistencia eléctrica entre el cursor y uno de
los extremos del resistor dependerá de la posición que ocupe dicho cursor.
Termistores:
Los termistores, o resistores térmicos, son
dispositivos semiconductores que se comportan como resistencias con un
coeficiente de temperatura de resistencia alto y, generalmente negativo.
Tres características importantes del
termistor lo hacen extremadamente útil en aplicaciones de medición y control:
a) Resistencia-temperatura
b) Voltaje-corriente
c) Corriente-tiempo
Fotorresistor LDR:
Un fotorresistor o LDR (por sus siglas en inglés "light-dependent
resistor") es un componente
electrónico cuya resistencia varía en función de la luz
Su funcionamiento se basa en el efecto
fotoeléctrico. Un foto
resistor está hecho de un semiconductor de alta resistencia como el sulfuro de cadmio, CdS.
Si la luz que incide en el dispositivo es de alta frecuencia, los fotones son absorbidos por las elasticidades del semiconductor dando a los electrones la suficiente energía para saltar la banda de
conducción.
Potenciómetro:
Los potenciómetros limitan el
paso de la corriente eléctrica (Intensidad) provocando una caída de tensión en
ellos al igual que en una resistencia, pero en este caso el valor de la
corriente y la tensión en el potenciómetro las podemos variar solo con
cambiar el valor de su resistencia. En una resistencia fija estos valores
serían siempre los mismos.
Capacitor:
En electricidad y electrónica, un
capacitor es un dispositivo que almacena energía eléctrica, es un componente
pasivo. Está formado por un par de superficies conductoras en situación de
influencia total (esto es, que todas las líneas de campo eléctrico que parten
de una van a parar a la otra), generalmente en forma de tablas, esferas o
láminas, separadas por un material dieléctrico (siendo este utilizado en un
condensador para disminuir el campo eléctrico, ya que actúa como aislante) o
por el vacío, que, sometidas a una diferencia de potencial (d.d.p.) adquieren
una determinada carga eléctrica, positiva en una de las placas y negativa en la
otra (siendo nula la carga total almacenada).
La carga almacenada en una de las
placas es proporcional a la diferencia de potencial entre esta placa y la otra,
siendo la constante de proporcionalidad la llamada capacidad o capacitancia. En
el Sistema internacional de unidades se mide en Faradios (F).
El diodo:
El diodo ideal es un componente discreto que permite la circulación de
corriente entre sus terminales en un determinado sentido, mientras que la
bloquea en el sentido contrario.
Cuestionario:
1.- ¿Cómo se clasifican las resistencias?
Resistencias fijas, Resistencias variables y Resistencias especiales.
2.-
¿Cómo indicar
el valor nominal de una resistencia?
Es
mediante un código de colores que consta, como norma general, de 3 bandas de
valor y una de tolerancia.
3.- ¿Nombra las tres características de las
resistencias?
Valor nominal, Tolerancia y Potencia nominal.
4.- ¿Explica las resistencias variables?
Este tipo de resistores presentan la particularidad de que su valor
puede modificarse a voluntad. Para variar el valor óhmico disponen de un cursor
metálico que se desliza sobre el cuerpo del componente, de tal forma que la
resistencia eléctrica entre el cursor y uno de los extremos del resistor
dependerá de la posición que ocupe dicho cursor.
5.- Cual el símbolo de un
potenciómetro mecánico en un circuito eléctrico?
6.- ¿Qué es un termistor?
Los termistores, o resistores térmicos, son dispositivos semiconductores
que se comportan como resistencias con un coeficiente de temperatura de
resistencia alto y, generalmente negativo.
7.-
¿Nombra las Tres características importantes del termistor?
Resistencia-temperatura, Voltaje-corriente y Corriente-tiempo.
8.-
¿Explica el funcionamiento de los LDR?
Su funcionamiento
se basa en el efecto fotoeléctrico. Un foto resistor está hecho de un semiconductor de alta resistencia como el sulfuro de cadmio, CdS. Si la luz que incide en el dispositivo es de alta frecuencia, los fotones son absorbidos por las
elasticidades del semiconductor dando a
los electrones la suficiente energía para saltar
la banda de conducción.
9.- ¿Qué es un capacitor?
Un capacitor es un dispositivo que almacena energía eléctrica, es un
componente pasivo. Está formado por un par de superficies conductoras en
situación de influencia total, generalmente en forma de tablas, esferas o
láminas, separadas por un material dieléctrico o por el vacío, que, sometidas a
una diferencia de potencial adquieren una determinada carga eléctrica, positiva
en una de las placas y negativa en la otra (siendo nula la carga total
almacenada).
10.- ¿Qué es un diodo?
El diodo ideal es
un componente discreto que permite la circulación de corriente entre sus
terminales en un determinado sentido, mientras que la bloquea en el sentido
contrario.
Bibliografia:
