ELECTRÓNICA BÁSICA

ELECTRÓNICA. Componentes electrónicos ________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________ Francisco González Página 1

COMPONENTES ELECTRÓNICOS BÁSICOS 1. RESISTENCIAS ELECTRÓNICAS Resistencias fijas. Resistencias aglomeradas. Resistencias de película de carbón. Resistencias de película metálica. Resistencias bobinadas.

Resistencias variables (potenciómetros o reostatos).

Resistencias dependientes. LDRs. Termistores. Varistores. 2. CONDENSADORES Condensadores fijos. Condensadores de papel. Condensadores de plástico. Condensadores cerámicos. Condensadores de mica. Condensadores electrolíticos. Condensadores variables. Condensadores ajustables. 3. DIODOS Diodos metal-semiconductor. Fotodiodos. Diodos rectificadores. Diodos LED. Diodos Zener. 4. TRANSISTORES Transistores PNP. Transistores NPN. 5. RELES



COMPONENTES ELECTRÓNICOS BÁSICOS

1. RESISTENCIAS ELECTRÓNICAS Las resistencias electrónicas son componentes pasivos, es decir, no generan intensidad ni tensión en el circuito. Su comportamiento se rige por la ley de Ohm ( RIV ?? ). Las características técnicas generales de las resistencias electrónicas son las siguientes:

? Resistencia nominal. Es el valor teórico esperado al acabar el proceso de fabricación. Se expresa en ohmios (O) y viene indicado mediante un código de colores.

? Tolerancia. Es la diferencia entre las desviaciones superior e inferior. Se expresa en tanto por ciento. Indica la precisión del componente, de forma que cuando la tolerancia presenta un valor grande la resistencia es poco precisa, y cuando la tolerancia presenta un valor pequeño la resistencia es más precisa.

? Potencia nominal. Es el valor de la potencia, expresada en vatios, que el componente puede disipar de manera continua sin sufrir deterioro. Los valores normalizados más utilizados son: 1/8, 1/4, 1/2, 1, 2,…

1.1. Resistencias fijas. Son componentes de dos terminales que presentan un valor

óhmico constante, dentro de unos márgenes de tolerancia, que viene expresado por un código de colores que aparece impreso sobre la cápsula de protección y que consiste en cuatro bandas o franjas de colores normalizados: las tres primeras bandas indican el valor óhmico de la resistencia y la cuarta banda indica la tolerancia.

Las resistencias fijas se pueden clasificar dependiendo del procedimiento de fabricación y del material resistivo utilizado. El valor óhmico de estas resistencias está en función de la sección,

longitud y resistividad de la mezcla resistiva (sl

R ?? ? ).



? Resistencias aglomeradas. Son barras compuestas de una mezcla de grafito y de una resina aglomerante en las proporciones adecuadas para obtener una determinada gama de valores. En los extremos del cilindro se colocan unos casquillos a presión donde van soldados los terminales. El conjunto se recubre con una resina o se plastifica. Este tipo de resistencias puede alcanzar valores muy altos pero son muy inestables térmicamente, esto es, su valor puede modificarse de modo permanente por acción del calor.

? Resistencias de película de carbón. Constan de una tira o película de carbón que se

deposita y se enrolla sobre un soporte cilíndrico cerámico. Para proporcionar el valor adecuado de resistencia se practican unos surcos espirales que alargan su longitud y que reducen su sección. En los extremos del cilindro se colocan los casquillos terminales. El conjunto se esmalta y se pinta. Son las resistencias más utilizadas en la actualidad debido a su gran estabilidad térmica.

? Resistencias de película metálica. Constan de una tira metálica que se deposita y se enrolla sobre un soporte cilíndrico cerámico. Los metales utilizados en su fabricación son el cromo, molibdeno, wolframio y titanio. Para proporcionar el valor adecuado de resistencia se practican unos surcos espirales que alargan su longitud y que reducen su sección. En los extremos del cilindro se colocan los casquillos terminales. El conjunto se esmalta y se pinta. Son resistencias muy estables y fiables.

? Resistencias bobinadas. Constan de un hilo o cinta metálica de una determinada resistividad enrollado sobre un cilindro cerámico hasta obtener el valor de resistencia deseado. En su fabricación se emplean aleaciones de níquel, cromo y aluminio, y soportes de porcelana. El conjunto se esmalta, se le da una capa de cemento o se cubre con un tubo cerámico, dando lugar a los tres modelos más importantes de este tipo (esmaltados, cementados y vitrificados). Son resistencias que disipan grandes potencias.



1.2. Resistencias variables (potenciómetros o reostatos). Son componentes pasivos de tres terminales cuyo valor óhmico se puede variar entre 0 y el valor máximo del componente de forma manual por medio de un contacto móvil, corredera o cursor, que suele ser el terminal central. El ajuste de este componente puede ser lineal o giratorio. La resistencia nominal es el valor teórico que presenta en sus extremos y se marca directamente sobre el cuerpo del componente. Estas resistencias se emplean como sensores de posición ya que permiten manipular la señal eléctrica que hay en un circuito. Las resistencias variables se pueden clasificar dependiendo del procedimiento de fabricación y del material resistivo utilizado.

? Bobinadas. Sobre un soporte cerámico se enrolla un hilo de material resistivo. El conjunto se vitrifica excepto la zona por donde debe correr el cursor.

? De película. Sobre un soporte circular se deposita una mezcla de grafito y resinas, por donde se desplaza el cursor.

Potenciómetro de película

Potenciómetro de hilo

1.3. Resistencias dependientes. Son componentes electrónicos construidos a base de

materiales semiconductores. Su valor óhmico varía en función de diferentes características, como la luz ambiental, la temperatura y la tensión.

? LDRs. El valor óhmico de la resistencia de estos componentes varía en función de la luz que reciben en su superficie: cuando están en condiciones de oscuridad su resistencia es muy elevada y cuando reciben una gran cantidad de luz su resistencia disminuye considerablemente. Se fabrican con sulfuro de cadmio (elemento sensible a las radiaciones visibles) o con sulfuro de plomo (elemento sensible a las radiaciones infrarrojas). El material sensible a las radiaciones energéticas se coloca en un encapsulado de vidrio o de resina. Se emplean como sensores en la automatización y control de sistemas de iluminación, en la apertura y cierre automático de puertas, en el movimiento y paro de cintas transportadoras, ascensores, contadores, alarmas, en el control de circuitos con relés, …



? Termistores. El valor óhmico de la resistencia de estos componentes varía en función de la temperatura ambiental. El termistor NTC (coeficiente negativo de temperatura) se caracteriza porque su valor óhmico disminuye al aumentar la temperatura, y porque aumenta cuando la temperatura es baja. Este componente se fabrica con óxido de hierro, de cromo, de manganeso, de cobalto o de níquel. El tipo de encapsulado (de disco, de varilla, moldeado, lenteja, con rosca para chasis,…) depende de la aplicación que se le vaya a dar. Su valor óhmico se indica mediante serigrafiado directo en el cuerpo del componente o mediante unas bandas de colores que siguen el mismo código que las resistencias fijas (la primera banda es la que está más cerca de las patillas del componente). Se emplea en la medida, regulación y alarmas de temperatura, termostatos, compensación de parámetros de funcionamiento en aparatos electrónicos,… El termistor PTC (coeficiente positivo de temperatura) se caracteriza porque su valor óhmico aumenta al aumentar la temperatura, y porque disminuye cuando la temperatura es baja. Este componente se fabrica con titanato de bario. Se emplea en dispositivos de alarma, en circuitos de control de la temperatura del agua en los automóviles, para evitar que se quemen las bobinas de los motores eléctricos,… Los márgenes de utilización de los termistores están limitados a temperaturas inferiores a los 400 ºC.



? Varistores. El valor óhmico de la resistencia de estos componentes electrónicos varía en función de la tensión, de forma que cuando ésta aumenta bruscamente, la resistencia disminuye. Bajo impulsos de tensión se comporta como un cortocircuito, esto es, resistencia casi nula, y cuando cesan los impulsos posee una elevada resistencia. Se fabrican a base de carburo de silicio, óxido de cinc y de titanio. Se emplea para proteger los contactos móviles de contactores, relés, interruptores,…, ya que la sobreintensidad que se produce en los accionamientos disipa su energía en el varistor, que se encuentra conectado en paralelo con ellos.

Las resistencias electrónicas se pueden acoplar o conectar de diferentes formas.

? Acoplamiento de resistencias en serie. Se dice que un conjunto de resistencias está conectado en serie cuando la salida de una está conectada con la entrada de la siguiente, y así sucesivamente hasta obtener dos únicos bornes que se conectan a la tensión de alimentación. Para calcular la resistencia equivalente de la asociación se aplica la expresión siguiente: ne RRRR ???? ...21

? Acoplamiento de resistencias en paralelo o en derivación. Se dice que un conjunto de

resistencias está conectado en paralelo cuando todas las salidas están conectadas a un punto común y todas las entradas a otro, de forma que sólo hay dos bornes que se conectan a la tensión de alimentación. Para calcular la resistencia equivalente de la asociación se aplica la

expresión siguiente: ne RRRR

1...

111

21

????

? Acoplamiento mixto de resistencias. Se dice que un conjunto de resistencias está

conectado de forma mixta cuando hay resistencias en serie y en paralelo. Para calcular la resistencia equivalente de la asociación se solucionan independientemente los montajes serie y paralelo que lo compongan, hasta obtener un circuito único que se resuelve mediante la expresión correspondiente.



2. CONDENSADORES Los condensadores son componentes electrónicos pasivos, que almacenan cargas eléctricas para utilizarlas en el circuito en el momento adecuado. Están formados por dos placas o armaduras metálicas separadas por un material aislante denominado dieléctrico. Se denomina capacidad de un condensador a la posibilidad de acumular cargas eléctricas cuando se aplica una determinada tensión en sus extremos. Al aplicar una tensión continua entre las armaduras de un condensador no pasa corriente a través del mismo, pero se produce una acumulación de cargas eléctricas entre sus armaduras: cargas positivas en la armadura conectada al polo positivo o ánodo de la pila y cargas negativas en la armadura conectada al polo negativo o cátodo de la pila. Si se elimina la tensión y se juntan o cortocircuitan exteriormente las armaduras a través de unos terminales de conexión, se produce una corriente muy breve entre ellas y el condensador se descarga.

Las caracterís ticas técnicas generales de los condensadores son las siguientes:

? Capacidad nominal. Es el valor teórico esperado al acabar el proceso de fabricación. Se marca en el cuerpo del componente directamente con su valor numérico.

? Tensión nominal o de trabajo. Es el valor de la tensión que el condensador puede soportar de una manera continua sin sufrir deterioro.

La capacidad de un condensador se expresa en faradios (F) y se calcula mediante cualquiera de las expresiones siguientes:

VqC ? C es la capacidad expresada en faradios, q la carga eléctrica expresada en

culombios y V la tensión expresada en voltios.

dS

KC ?? C es la capacidad expresada en faradios, K la constante dieléctrica del aislante expresada en faradios/metro, S la superficie de las armaduras expresada en metros cuadrados y d la distancia entre las armaduras expresada en metros.

Se define la constante de tiempo de un condensador como el tiempo que tarda en adquirir los 2/3 de la carga total, y se calcula multiplicando la capacidad del condensador expresada en faradios, por el valor de la resistencia asociada en serie con él, expresado en ohmios.

CR ??? y ??? 5t , con t (constante de tiempo) y t (tiempo de carga) expresados en segundos.



En el circuito anterior, cuando el conmutador está en la posición 1 el condensador se carga a través de la resistencia y la tensión entre sus extremos aumenta de forma exponencial. Cuando el conmutador pasa a la posición 2 el condensador se descarga a través de la resistencia y la tensión entre sus extremos disminuye de forma exponencial. Para determinar la tensión de carga o descarga de un condensador al cabo de un cierto tiempo se utiliza la siguiente expresión:

? ? ???

???

??

???? CRt

fif eVVVtV )( 2.1. Condensadores fijos. Son componentes de dos terminales que presentan una capacidad constante dentro de unos márgenes de tolerancia. Se clasifican en función del material dieléctrico utilizado, que se dispone en forma de láminas muy finas para conseguir que las placas se encuentren muy próximas.

? Condensadores de papel. Se construyen con láminas muy delgadas de aluminio separadas por dos tiras de una mezcla de celulosa impregnada con resinas o parafinas como dieléctrico. El espesor del papel depende de la diferencia de potencial que han de soportar las armaduras. Tienen la propiedad de autorregeneración en caso de perforación. Se fabrican con capacidades comprendidas entre 1 µF y 480 µF. Su volumen es muy reducido y presentan una gran estabilidad frente a los cambios de temperatura. Se emplean en electrónica de potencia y energía para acoplamiento.

? Condensadores de plástico. El dieléctrico empleado es poliestireno (estiroflex), politetrafluoroetileno (teflón), poliéster o policarbonato. Se fabrican en forma de bobinas o en multicapas. Tienen la propiedad de autorregeneración en caso de perforación. Su volumen es muy reducido, presentan una gran estabilidad frente a los cambios de temperatura y un excelente comportamiento frente a la humedad. Se fabrican con capacidades comprendidas entre 1 nF y 100 µF.



? Condensadores cerámicos. Los dieléctricos cerámicos se fabrican a partir de mezclas de óxidos metálicos con aglutinantes adecuados. El proceso de fabricación de estos condensadores consiste en la metalización de las dos caras del material cerámico utilizado, depositando plata sobre ellas. Finalmente, se recubren de un material aislante y se marcan las características sobre él. Se fabrican con capacidades comprendidas entre 1 pF y 470 nF. Se utilizan en circuitos que necesitan una alta estabilidad y bajas pérdidas en altas frecuencias.

? Condensadores de mica. Son condensadores estables que pueden soportar tensiones altas debido a su elevada rigidez dieléctrica. Se fabrican con capacidades comprendidas entre 5 pF y 100 nF. Se emplean en circuitos de alta frecuencia.

? Condensadores electrolíticos. Son condensadores que poseen una relación capacidad/volumen muy superior a los anteriores. Tienen polaridad, esto es, no se les puede aplicar corriente alterna ni pueden invertirse las conexiones indicadas en el cuerpo del componente (presentan riesgo de explosión si se polarizan inversamente o si se superan los valores de voltaje para el que están diseñados). El proceso de fabricación consiste en depositar mediante electrolisis una fina capa de aislante entre las armaduras, que son de aluminio o de tántalo. Permiten obtener elevadas capacidades en espacios muy reducidos. Se fabrican con capacidades comprendidas entre 1 y 4700 µF.



2.2. Condensadores variables. Constan de un grupo de armaduras metálicas móviles entre las que se sitúa el dieléctrico, que puede ser aire, mica o plástico. Al girar sobre un eje se aumenta o se reduce la superficie de las armaduras metálicas enfrentadas, variando de esta forma la capacidad. Con frecuencia, estos condensadores van montados en tandem, esto es, dos o más condensadores sobre un mismo eje.

2.3. Condensadores ajustables (trimmers). Los más empleados son los que utilizan como dieléctrico mica, aire o cerámica.

Los condensadores se pueden acoplar o conectar de diferentes formas.

? Acoplamiento de condensadores en serie. Se dice que un conjunto de condensadores está conectado en serie cuando la salida de uno está conectada con la entrada del siguiente, y así sucesivamente hasta obtener dos únicos bornes que se conectan a la tensión de alimentación. Para calcular la capacidad equivalente de la asociación se aplica la expresión siguiente:

ne CCCC1

...111

21

????

? Acoplamiento de condensadores en paralelo o en derivación. Se dice que un conjunto de

condensadores está conectado en paralelo cuando todas las salidas están conectadas a un punto común y todas las entradas a otro, de forma que sólo hay dos bornes que se conectan a la tensión de alimentación. Para calcular la capacidad equivalente de la asociación se aplica la expresión siguiente: ne CCCC ???? ...21

? Acoplamiento mixto de condensadores. Se dice que un conjunto de condensadores está

conectado de forma mixta cuando hay condensadores en serie y en paralelo. Para calcular la capacidad equivalente de la asociación se solucionan independientemente los montajes serie y paralelo que lo compongan, hasta obtener un circuito único que se resuelve mediante la expresión correspondiente.



3. DIODOS Los diodos son componentes electrónicos polarizados, construidos a base de materiales semiconductores protegidos por una envoltura de plástico o de metal de la que salen dos contactos unidos a las regiones P y N respectivamente. Para identificar la polaridad de un diodo hay que localizar la banda circular impresa en uno de los laterales que indica el polo negativo o cátodo, que es el terminal unido al material tipo N. Se trata de un dispositivo unidireccional, ya que sólo permite el paso de la corriente eléctrica en una dirección. Un material semiconductor es aquel que presenta una conductividad eléctrica inferior a la de un conductor metálico pero superior a la de un aislante. El semiconductor más utilizado es el silicio. Sus átomos tienen el orbital más externo parcialmente ocupado por 4 electrones de valencia, que forman otros tantos enlaces covalentes con otros electrones de valencia de átomos vecinos. A temperatura ambiente, algunos electrones de valencia pueden absorber la energía calorífica suficiente como para liberarse del enlace y moverse a través de la red cristalina del sólido, convirtiéndose en electrones libres portadores de carga negativa, que al aplicarles un potencial eléctrico se dirigen al polo positivo o ánodo de la pila. Cuando un electrón libre abandona un átomo deja un hueco o vacante en la red, que pasa a ser un portador de carga positiva. A estos semiconductores se les denomina intrínsecos. En la práctica, para mejorar la conductividad eléctrica de los materiales semiconductores se les añaden impurezas formadas por ciertos átomos que consiguen modificar sus propiedades eléctricas, en un proceso denominado dopado, que da lugar a los semiconductores extrínsecos. Las impurezas pueden ser átomos pentavalentes, que proporcionan electrones libres y que dan lugar a semiconductores tipo N, o átomos trivalentes, que proporcionan huecos en la estructura y que dan lugar a semiconductores tipo P. Cuando a un material semiconductor se le introducen impurezas de tipo P por un lado y de tipo N por el otro se forma una unión PN. Los electrones libres de la región N se difunden por la región P recombinándose con los huecos, por lo que en la región N se crean iones positivos y en la P iones negativos que interaccionan entre sí. Esta distribución de cargas en la unión establece una barrera de potencial o región umbral que repele los huecos de la región P y los electrones de la región N. Una unión PN no conectada a un circuito exterior queda bloqueada y en equilibrio electrónico a temperatura constante.

Si se polariza la unión PN en sentido directo (polo positivo de la pila a la región P y el negativo a la N), la tensión de la pila contrarresta la barrera de potencial creada por la distribución espacial de cargas en la unión PN, desbloqueándola y apareciendo una circulación de electrones de la región N a la P y una circulación de huecos en sentido contrario. El diodo conduce con una caída de tensión de 0,6 a 0,7 V, ya que la resistencia interna es muy pequeña. Si el diodo se polariza de forma directa se comporta como un interruptor cerrado.



Si se polariza la unión PN en sentido inverso (polo positivo de la pila a la región N y el negativo a la P), la tensión de la pila ensancha la barrera de potencial creada en la unión PN, produciendo un aumento de iones negativos en la región P y de iones positivos en la región N, impidiendo la circulación de electrones y de huecos a través de la unión. El diodo no conduce y toda la tensión de la pila cae sobre él, ya que la resistencia interna es muy elevada. Si el diodo se polariza de forma inversa se comporta como un interruptor abierto.

Cuando un diodo ideal se polariza en inverso (línea horizontal de su curva característica) no existe intensidad de corriente eléctrica cualquiera que sea el valor de la tensión aplicada entre el ánodo y el cátodo, por lo que se comporta como un circuito abierto. Cuando se polariza en directo (línea vertical de su curva característica) existe una intensidad de corriente a través de él limitada por el circuito exterior, siendo nula la tensión entre el ánodo y el cátodo, por lo que se comporta como un cortocircuito.

Cuando un diodo real se polariza en inverso existe una pequeña intensidad de corriente eléctrica I0, denominada corriente inversa de saturación del diodo. Si la tensión inversa aplicada aumenta, la intensidad de corriente crece rápidamente. Si se supera el valor de la tensión de ruptura VRM, la unión PN se destruye por avalancha de portadores. Cuando se polariza en directo, la intensidad de corriente Id aumenta exponencialmente con respecto a la tensión aplicada entre el ánodo y el cátodo Vd. Se considera que no existe intensidad de corriente hasta que se supera una tensión umbral V?.

? Diodos metal-semiconductor. Se fabrican a base de germanio

con punta de tungsteno o de oro. El encapsulado es de forma cilíndrica, de plástico o de vidrio y sobre el cuerpo se marca el cátodo mediante un anillo serigrafiado. La tensión umbral es de 0,2 V cuando alcanza la conducción. Sólo es capaz de soportar pequeñas intensidades entre sus extremos. Se utiliza como detector en los receptores de modulación de frecuencia.



? Fotodiodos. Son dispositivos semiconductores sensibles a la incidencia de la luz visible o infrarroja. Se polarizan de forma inversa, por lo que se produce una cierta circulación de corriente cuando son excitados por la luz. Debido a su construcción, se comportan como células fotovoltaicas, es decir, en ausencia de tensión exterior, generan una tensión muy pequeña teniendo conectado en positivo en el ánodo y el negativo en el cátodo.

? Diodos rectificadores. Se fabrican a base de silicio. Los distintos encapsulados dependen de la potencia que tengan que disipar (hasta 1 vatio el encapsulado es de plástico y de metal para potencias superiores). Este tipo de diodos soporta elevadas temperaturas, siendo su resistencia muy baja y la corriente en tensión inversa muy pequeña, gracias a lo cual se pueden construir diodos de pequeñas dimensiones para potencias grandes. Se emplean como elemento de protección en circuitos electrónicos, ya que la desactivación de un relé provoca una corriente de descarga de la bobina en sentido inverso que pone en peligro el elemento electrónico utilizado para su activación, por lo que un diodo polarizado inversamente cortocircuita dicha corriente, aunque la descarga de la bobina es más lenta. También se emplean en la construcción de fuentes de alimentación, aparatos de rayos X, microscopios electrónicos,…

? Diodos LED. Su característica fundamental es la capacidad para emitir luz, cuyo color depende de los materiales con los que se fabrica, cuando se polarizan de forma directa. Cuando el diodo LED se encuentra en conducción, la energía generada por la recombinación de los portadores de carga se libera en forma de radiación electromagnética visible. Cuando se polarizan de forma inversa no emiten luz y no dejan pasar la corriente. El cátodo es el terminal más corto y el ánodo el más largo. El encapsulado es de plástico y presenta un chaflán que indica el cátodo. La tensión umbral de este tipo de diodos se encuentra comprendida entre 1,3 y 4 V dependiendo del color del mismo. Estos diodos se conectan en serie con una resistencia que limita la intensidad que circula por ellos (la intensidad mínima para que emita luz visible es de 4 mA). Se utilizan como pilotos de señalización y como indicadores visuales. El LED bicolor está formado por dos diodos conectados en paralelo e inverso y se emplea en la detección de polaridades. El LED tricolor está formado por dos diodos (verde y rojo) montados con el cátodo común, de forma que el terminal más corto es el ánodo rojo, el del centro es el cátodo común y el otro es el ánodo verde.

RIVV LEDt ??? ; si Vt = 9 V, VLED = 2 V e I = 20 mA,

entonces ? ? ? ?

???

??

? 35002,0

29AV

IVV

R LEDt



? Diodos Zener. Son diodos que cuando se

polarizan en inverso y cuando la tensión en sus extremos supera la tensión zener Vz, entra en conducción y se comporta como una pila donde el terminal negativo o cátodo del diodo corresponde con el polo positivo de la pila y el terminal positivo o ánodo del diodo con el negativo de la pila. La máxima potencia que un diodo zener puede soportar está limitada por la máxima intensidad zener Izmax, y se calcula mediante la expresión maxmax zzz IVP ?? .

4. TRANSISTORES

Los transistores son dispositivos semiconductores que permiten el control y la regulación de una corriente grande mediante una señal muy pequeña. Son componentes electrónicos con tres terminales de conexión denominados emisor, colector y base. Las dos primeras son las regiones dopadas con el mismo tipo de impureza. Los transistores están formados por dos uniones PN juntas y en oposición en un mismo material semiconductor, que dan lugar a dos tipos de transistores:

? Transistores PNP. Están formados por un semiconductor con una región dopada con impurezas tipo N situada entre dos regiones dopadas con impurezas tipo P, formando dos uniones PN.

? Transistores NPN. Están formados por un semiconductor con una región dopada con impurezas tipo P situada entre dos regiones dopadas con impurezas tipo N, formando dos uniones PN.

Cada tipo de transistor se tiene que polarizar de una forma distinta al circuito para que éste funcione. Si es un transistor NPN, el polo positivo de la pila se conecta al colector y a la base, y si es un transistor PNP, el polo negativo de la pila se conecta al colector y a la base. Todo transistor presenta 3 zonas de funcionamiento caracterizadas por la polarización de sus uniones PN:



? Se dice que el transistor está en corte y que se comporta como un interruptor abierto cuando está sin polarizar, esto es, no hay circulación de electrones por la base y por lo tanto tampoco entre el colector y el emisor ( 0?? ceb II ). Se comporta como dos uniones PN en reposo (las uniones base-emisor y base-colector están polarizadas inversamente), y se cumple que

pilace VV ? y VVbe 7,0? . ? Se dice que el transistor está en saturación y que se comporta como un interruptor cerrado

cuando se polariza haciendo pasar una pequeña corriente entre la base y el emisor (transistor NPN) o entre la base y el colector (transistor PNP), y se cumple que bc II ?? ? , VVce 2,0? y VVbe 8,0? . Las uniones base-emisor y base-colector están polarizadas directamente. Cuando el transistor trabaja en la zona de corte y en la de saturación se dice que actúa en conmutación, esto es, como si fuera un interruptor.

? Se dice que el transistor está en la zona activa y que actúa como un amplificador de corriente cuando por el circuito de base del transistor circula una pequeña corriente que produce una corriente mucho mayor en el circuito de colector-emisor. La unión base-emisor está polarizada en directo y la unión base-colector está polarizada en inverso. Se cumple que

bc II ?? ? , donde ß es la ganancia del transistor (relación entre la corriente que circula por el colector y la que circula por la base).

Para determinar si un transistor es NPN o PNP es imprescindible saber como se comporta un diodo, ya que un transistor bipolar es, aproximadamente, equivalente a dos diodos en oposición. Se selecciona el rango de medida de resistencia en un polímetro analógico y se toca con el puntero negro la base y con el rojo el emisor o el colector. Si se trata de un transistor NPN la aguja indicadora señalará un valor de resistencia muy bajo. A continuación, se invierte la posición de los punteros, esto es, se toca con el rojo la base y con el negro el emisor o el colector. La aguja indicadora señalará un valor de resistencia muy alto. Por último, se toca con el puntero rojo el colector y con el negro el emisor. La aguja indicadora señalará un valor de resistencia muy alto. Si se trata de un transistor PNP, el proceso es exactamente igual, tan solo hay que cambiar el puntero rojo por el negro.

En todo circuito gobernado por un transistor existe una zona denominada de mando, donde la corriente entra por la base y sale por el emisor, y una zona de utilización, donde la corriente entra por el colector y sale por el emisor.



Los encapsulados de los transistores dependen de la función que realizan en el circuito y de la potencia que tengan que disipar. Los transistores de pequeña señal (TO-18, TO-39, TO-92,…) tienen un encapsulado de plástico y son de pequeño tamaño, los de media potencia (TO-220, TO-218, TO-247,…) son algo mayores y tienen en la parte trasera una chapa metálica que sirve para evacuar el calor disipado, y los de gran potencia (TO-3, TO-66, TO-123, TO-213,…) son los que poseen un mayor tamaño y un encapsulado enteramente metálico.



5. RELÉS Los relés son unos componentes electromagnéticos muy utilizados en electrónica, que pueden funcionar como un interruptor o como un conmutador activado mediante un electroimán. Constan de dos circuitos independientes: ? Circuito electromagnético o de mando. Este circuito es alimentado por una corriente de bajo

voltaje, denominada corriente de maniobra, que es capaz de activar el electroimán. Cuando una corriente de baja intensidad circula por la bobina del electroimán se crea un campo magnético que imanta un núcleo de hierro dulce que es capaz de atraer un inducido móvil. En este circuito es necesario instalar un elemento de maniobra y de protección para evitar que permanezca siempre activado, ya que la bobina es un cable conductor enrollado que ofrece poca resistencia y que da lugar a un consumo elevado que puede producir un calentamiento en la bobina por cortocircuito. Las características técnicas de este circuito son:

? Corriente de excitación. Es la intensidad necesaria para activar el relé. ? Tensión nominal. Es la tensión de trabajo para la cual el relé se activa. ? Consumo nominal de la bobina. Es la potencia que consume la bobina cuando el relé está

excitado con la tensión nominal a 20 ºC. ? Circuito eléctrico de potencia. Es el circuito de uso, esto es, donde se produce la

conexión/desconexión de unos contactos por lo que pasan corrientes mayores. Los contactos se fabrican con aleaciones de plata con cobre, níquel u óxido de cadmio, dependiendo del uso, aplicación y vida útil necesaria del relé. Como el número de contactos puede ser muy elevado, con un relé es posible gobernar varios circuitos diferentes. Las características técnicas de este circuito son:

? Tensión de conexión. Es la tensión entre los contactos antes de cerrar o después de abrir. ? Intensidad de conexión. Es el valor de la intensidad máxima que el relé puede conectar. ? Intensidad máxima de trabajo. Es el valor máximo de la intensidad que puede circular por

los contactos cuando se han cerrado. Las aplicaciones de este tipo de componentes son múltiples: en electricidad, en automatismos eléctricos, en el control de motores industriales, en electrónica, en interruptores crepusculares, en alarmas,…



Relé de armaduras Relé en encapsulado tipo DIP

ELECTRÓNICA BÁSICA

Documents

Transcript of ELECTRÓNICA BÁSICA