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Todo Sobre Electrónica Digital.
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Componentes Electrónicos.
Simbología de los Componentes Electrónicos Activos
Componentes
Electrónicos Activos:
Amplificador Operacional:
Diodo:
Diodos:
Pila:
Transistor:
Tiristor:
TRIAC:
Simbología de los Componentes Electrónicos Pasivos
Componentes
Electrónicos Pasivos:
Resistencias:
Condensadores:
Bobinas:
Función Más Común de los Componentes Electrónicos
Componentes
Electrónicos Pasivos:
Componente
|
Función
más común.
|
Resistencia
|
Resiste el paso de voltaje.
|
Condensador
|
Almacenar energía.
|
Bobina
|
Almacena energía eléctrica en forma de campo magnético
|
Componentes
Electrónicos Activos:
Componente
|
Función más común
|
Amplificador Operacional
|
Amplificación, regulación, conversión de
señal, conmutación.
|
Diodo
|
Rectificación de señales, regulación,
multiplicador de tensión.
|
Pila
|
Generación de energía eléctrica.
|
Transistor
|
Amplificación, conmutación.
|
Tiristor
|
Conmutador, bloquear por completo el paso
de corriente.
|
TRIAC
|
Control de potencia.
|
Componentes Electrónicos
Componentes Electrónicos
La electrónica
está relacionada con las magnitudes eléctricas y sus variaciones, y tiene por
finalidad captar información, transmitirla o utilizarla para gestionar y
controlar numerosas aplicaciones. Además, la electrónica está presente en
muchos entornos de la sociedad, entre
los que destacan se pueden encontrar en:
* La medicina.
* Los electrodomésticos.
* El automóvil.
* Los Automatismos industriales.
* La informática.
* Las telecomunicaciones.
* La medicina.
* Los electrodomésticos.
* El automóvil.
* Los Automatismos industriales.
* La informática.
* Las telecomunicaciones.
Sería
difícil encontrar un entorno que no
estuviera influido por la electrónica. El radar, la telefonía móvil, analógica
o digital, el radiofacsímil y la televisión vía satélite son buenos exponentes
del nivel de desarrollo de la electrónica de
telecomunicaciones. Pero también se pueden encontrar aplicaciones de la electrónica
en los procesos industriales, como los sistemas automáticos de fabricación y el
mundo de la robótica.
Un último
campo de gran incidencia es el de la electrónica de consumo, con máximos exponentes
en los aparatos informáticos multimedia, que permiten un tratamiento o
integrando de la información, sea texto, imagen fija, o animada, vídeo y
sonido.
Los
componentes electrónicos son elementos básicos con los que se construyen
circuitos, y desempeñan, por lo tanto, las funciones elementales de la electrónica.
Cada
circuito, ya sea eléctrico o electrónico ha de contener, por lo menos, un
componente pasivo que actué como conductor y que provoque la circulación de una
corriente eléctrica por dicho circuito.
Componentes Electrónicos Pasivos:
Son
los que consumen energía para realizar una determinada función. Entre los
componentes electrónicos pasivos relacionados con la electrónica, se encuentran
las resistencias, condensadores e inductancias. Todos ellos tienen una utilidad
fundamental en todo circuito de cualquier época.
Entre los componentes pasivos ponemos encontrar:
Resistencia:
Es
un componente, que en su formato más común tiene forma de bastón alargado, y es
uno de los más utilizados en electrónica. Su función principal es resistirse al
paso de voltaje a través de su cuerpo, también una determinada cantidad de
corriente fluirá a través de ella; esta corriente depende del voltaje, del
tamaño del material y de la conductividad propia de él.
Las resistencias variables, mejor conocidas
como potenciómetros, constan de un contacto deslizante o rotatorio que topa una
superficie aislante en la que se ha depositado una fina capa o película de
carbón, siendo esto lo que causa la variación del valor de la resistencia. Se
suelen utilizar para controlar el volumen de aparatos de radio y televisión. La
unidad en que se mide la resistencia es el Ohm u Ohmio en honor a George Ohm y
su símbolo es la letra griega Omega (Ω).
* La primera banda
indica el primer valor.* La segunda banda indica el segundo valor.
* La tercera banda indica el factor multiplicador x (cantidad de ceros).
* La cuarta banda (mas separada que las otras 3) indica la tolerancia del componente (+/- %) Dorado 5% (buena calidad) o plateado 10% de tolerancia (calidad más baja).
Clases
de Resistencias: Se establece una clasificación de las resistencias de
acuerdo con la forma de estar construidas, y también de acuerdo con los
materiales con los se lleva a cabo esta construcción.
* Las
resistencias aglomeradas: Se componen de una masa
homogénea de grafito mezclado con un elemento aglutinante, fuertemente prensado
en forma cilíndrica y encapsulada en un manguito de material aislante como el
plástico.
* Las resistencias de capa o película: El elemento resistivo es una finísima capa de carbón
sobre un cuerpo aislante, de forma también cilíndrica. El cuerpo central es, en
algunos casos, un minúsculo tubo de cristal con los terminales de conexión
conectados a cada extremo.
* Las
resistencias bobinadas: Se emplea un hilo
conductor que posea una resistencia específica especialmente alta. El hilo
conductor se arrolla encima de un cuerpo, generalmente un tubo de cerámica.
Condensadores:
Están formados por dos láminas de aluminio,
recubiertas por una capa de óxido de aluminio, el que actúa como aislante
(dieléctrico) y entre estas va una lámina de papel impregnado en un líquido
conductor llamado electrolito, de ahí su nombre. Estas 3 láminas o tiras (muy
finas por lo demás) se enrollan e introducen en un cilindro que se cierra
herméticamente.
El valor de los condensadores se lee en
unidades de Faradios en honor al físico Michael Faraday: Se mide en:
- uF (micro Faradios).
- pF (pico Faradios).
- nF(nano Faradios)de tolerancia (calidad más baja).
Código de colores en los Condensadores:
Tipos de condensadores:
* Electrolíticos: tienen el dieléctrico formado por papel impregnado en electrolito. Siempre tienen polaridad, y una capacidad superior a 1 µF. Arriba observamos claramente que el condensador nº 1 es de 2200 µF, con una tensión máxima de trabajo de 25v. (Inscripción: 2200 µ / 25 V).
* Electrolíticos de tántalo o de gota: emplean como dieléctrico una finísima película de óxido de tantalio amorfo, que con un menor espesor tiene un poder aislante mucho mayor. Tienen polaridad y una capacidad superior a 1 µF. Su forma de gota les da muchas veces ese nombre.
* De poliester metalizado MKT: suelen tener capacidades inferiores a 1 µF y tensiones de trabajo a partir de 63v. Más abajo vemos su estructura: dos láminas de policarbonato recubierto por un depósito metálico que se bobinan juntas. Aquí al lado vemos un detalle de un condensador plano de este tipo, donde se observa que es de 0.033 µF y 250v. (Inscripción: 0.033 K/ 250 MKT).
* De poliéster: son similares a los anteriores, aunque con un proceso de fabricación algo diferente. En ocasiones este tipo de condensadores se presentan en forma plana y llevan sus datos impresos en forma de bandas de color, recibiendo comúnmente el nombre de condensadores "de bandera". Su capacidad suele ser como máximo de 470 nF.
* De poliéster tubular: similares a los anteriores, pero enrollados de forma normal, sin aplastar.
* Cerámico "de lenteja" o "de disco": son los cerámicos más corrientes. Sus valores de capacidad están comprendidos entre 0.5 pF y 47 nF. En ocasiones llevan sus datos impresos en forma de bandas de color. Aquí abajo vemos unos ejemplos de condensadores de este tipo.
* Cerámico "de tubo": sus valores de capacidad son del orden de los picofaradios y generalmente ya no se usan, debido a la gran deriva térmica que tienen (variación de la capacidad con las variaciones de temperatura).
* Electrolíticos: tienen el dieléctrico formado por papel impregnado en electrolito. Siempre tienen polaridad, y una capacidad superior a 1 µF. Arriba observamos claramente que el condensador nº 1 es de 2200 µF, con una tensión máxima de trabajo de 25v. (Inscripción: 2200 µ / 25 V).
* Electrolíticos de tántalo o de gota: emplean como dieléctrico una finísima película de óxido de tantalio amorfo, que con un menor espesor tiene un poder aislante mucho mayor. Tienen polaridad y una capacidad superior a 1 µF. Su forma de gota les da muchas veces ese nombre.
* De poliester metalizado MKT: suelen tener capacidades inferiores a 1 µF y tensiones de trabajo a partir de 63v. Más abajo vemos su estructura: dos láminas de policarbonato recubierto por un depósito metálico que se bobinan juntas. Aquí al lado vemos un detalle de un condensador plano de este tipo, donde se observa que es de 0.033 µF y 250v. (Inscripción: 0.033 K/ 250 MKT).
* De poliéster: son similares a los anteriores, aunque con un proceso de fabricación algo diferente. En ocasiones este tipo de condensadores se presentan en forma plana y llevan sus datos impresos en forma de bandas de color, recibiendo comúnmente el nombre de condensadores "de bandera". Su capacidad suele ser como máximo de 470 nF.
* De poliéster tubular: similares a los anteriores, pero enrollados de forma normal, sin aplastar.
* Cerámico "de lenteja" o "de disco": son los cerámicos más corrientes. Sus valores de capacidad están comprendidos entre 0.5 pF y 47 nF. En ocasiones llevan sus datos impresos en forma de bandas de color. Aquí abajo vemos unos ejemplos de condensadores de este tipo.
* Cerámico "de tubo": sus valores de capacidad son del orden de los picofaradios y generalmente ya no se usan, debido a la gran deriva térmica que tienen (variación de la capacidad con las variaciones de temperatura).
Bobinados
e Inductancias:
Las
bobinas, también llamadas inductancias, son los elementos que varían en su
diseño probablemente más que cualquier otro componente. En su concepción más elemental, una bobina consiste simplemente con
un hilo conductor arrollado sobre un material aislante. Este tipo de diseños da
origen a los trasformadores, las bobinas de los relés electromagnéticos,
etcétera, y en general a todos aquellos dispositivos en los que se crea una
autoinducción por variación de la corriente en un bobinado que produce líneas
magnéticas y afecta a otro bobinado creándose una fuerza electromotriz (f.e.m.)
a través de un campo magnético. La autoinducción se suele también llamar inductancia
y eso explica el nombre genérico que reciben también los bobinados.
Componentes
Electrónicos Activos:
Son aquellos que son capaces
de controlar el flujo de corriente de los circuitos o de realizar ganancias.
Fundamentalmente son los generadores
eléctricos y
ciertos componentes semiconductores. Estos últimos, en general, tienen un
comportamiento no lineal, esto es, la relación entre la tensión aplicada y la
corriente demandada no es lineal.
Entre los componentes activos ponemos encontrar:
Amplificador
Operacional:
Es un dispositivo amplificador electrónico de alta ganancia acoplado
en corriente continua que tiene dos entradas y una salida. En esta
configuración, la salida del dispositivo es, generalmente, de cientos de miles
de veces mayor que la diferencia de potencial entre sus entradas.
Principio de operación: Los diseños varían entre cada fabricante y cada producto,
pero todos los Amplificadores Operacionales tienen básicamente la misma
estructura interna, que consiste en tres etapas:
* Amplificador diferencial:
es la etapa de entrada que proporciona una baja amplificación del ruido y gran
impedancia de entrada. Suelen tener una salida diferencial.
* Amplificador
de tensión: proporciona ganancia de tensión.
* Amplificador
de salida: proporciona la capacidad de suministrar la corriente necesaria,
tiene una baja impedancia de salida y, usualmente, protección frente a cortocircuitos. Éste también proporciona una ganancia
adicional.
Diodo:
Es
un dispositivo semiconductor activo que permite el paso de la corriente eléctrica
en una dirección y el bloque en la
opuesta. Está formado por dos cristales semiconductores, uno con escasez de
electrones, denominado tipo P, y el segundo con exceso de electrones, o tipo N.
Existen diodos construidos para aprovechar
alguna característica especial, entre los que destacan están:
* Diodo emisor de luz (LED): Cuando un diodo
es polarizado, se convierte en conductor. El cambio energético que experimentan
los electrones en esta circunstancia se manifiesta en algunos compuestos, como
el arseniuro de galio, con la presencia de una radiación de luz visible o infrarroja.
Los diodos emisores de luz están especialmente diseñados para aprovechar la emisión de luz, y
se construye de forma que la unión queda en la zona más exterior posible del dispositivo,
protegidos por un material transparente
* Diodo Zener: Cuando un diodo se polariza
inversamente, no deja pasar corriente y se comporta como un circuito abierto.
Si esta tensión de polarización inversa aumenta hasta alcanzar cierto nivel,
denominado de “ruptura”, el diodo conduce una corriente elevada e controlada, y
la unión PN se destruye.
Pila:
Dispositivo
que convierte la energía química en
eléctrica. Todas las pilas consisten en un electrolito (que puede ser líquido,
sólido o en pasta), un electrodo positivo y un electrodo negativo. El
electrolito es un conductor iónico; uno de los electrodos produce electrones y
el otro electrodo los recibe. Al conectar los electrodos al circuito que hay
que alimentar, se produce una corriente eléctrica.
Las
pilas, a diferencia de las baterías, no son
recargables, aunque según países y contextos los términos pueden intercambiarse
o confundirse. En este artículo se describen las pilas no recargables.
Principio Fundamental: Aunque la apariencia de cada una de estas celdas sea
simple, la explicación de su funcionamiento dista de serlo y motivó una gran
actividad científica en los siglos XIX y XX, así como diversas teorías.
Las pilas
básicamente consisten en dos electrodos metálicos sumergidos en un líquido, sólido o
pasta que se llama electrolito. El electrolito es un
conductor de iones.
Cuando los electrodos reaccionan con el electrolito,
en uno de los electrodos (elánodo) se producen electrones (oxidación), y en el otro (cátodo) se produce un defecto de electrones (reducción). Cuando los
electrones sobrantes del ánodo pasan al cátodo a través de un conductor externo
a la pila se produce una corriente eléctrica.
Transistor:
Dispositivo
electrónico capaz de amplificar las corrientes eléctricas, generar oscilaciones
eléctricas y, asimismo, ejercer funciones de modulación y detención. También se
llama así a un receptor radiofónico portátil, provisto de estos dispositivos.
Es probablemente el componente más
representativo de la electrónica. Está formado por tres capas de material
semiconductor puro, a las que se añaden distintas impurezas. Esas capas se
denominan emisor, colector y base, y a cada una de ella dispone de unos
terminales de conexión para realizarse con otros componentes electrónicos o electrónicos
de un circuito. En función de la disposición de las tres capas de material
semiconductor, los transistores pueden ser de los tipos PNP o NPN.
Las
propiedades fundamentales de un transistor son:
* Presenta una posibilidad de trabajo con dos
estado electrónicos bien definidos, que se corresponden a la posiciones de
circuito abierto y de circuito cerrado de un
interruptor.
*Es capaz de aumentar el contenido energético de
una señal eléctrica; puede amplificarla.
Tipos de transistores: existen cuatro tipos
de transistores.
* Transistor de contacto pluntual: Llamado también «transistor de punta de contacto», fue
el primer transistor capaz de obtener ganancia, inventado en 1947 por John
Bardeen y Walter Brattain. Consta de una base de germanio, semiconductor para
entonces mejor conocido que la combinación cobre-óxido
de cobre, sobre la que se apoyan, muy juntas, dos puntas metálicas
que constituyen el emisor y el colector. La corriente de base es capaz de
modular la resistencia que se «ve» en el colector, de ahí el nombre de transfer resistor.
*Transistor de unión bipolar:
se fabrica sobre un monocristal de material semiconductor como
el germanio, el silicio o el arseniuro
de galio, cuyas cualidades son intermedias entre las de un conductor
eléctrico y
las de un aislante. Sobre el sustrato de cristal se contaminan en forma muy
controlada tres zonas sucesivas, N-P-N o P-N-P, dando lugar a dos uniones PN.
* Transistor de efecto de
campo: fue el primer transistor de efecto de campo en la práctica. Lo forma una
barra de material semiconductor de silicio de tipo N o P. En los terminales de
la barra se establece un contacto óhmico, tenemos así un transistor de efecto
de campo tipo N de la forma más básica. Si se difunden dos regiones P en una
barra de material N y se conectan externamente entre sí, se producirá una
puerta.
* Fototransistor: son sensibles a la radiación electromagnética en
frecuencias cercanas a la de la luz visible; debido a esto su flujo de
corriente puede ser regulado por medio de la luz incidente. Un fototransistor
es, en esencia, lo mismo que un transistor normal, sólo que puede trabajar de 2
maneras diferentes:
- Como
un transistor normal con la corriente de base (IB) (modo común);
- Como
fototransistor, cuando la luz que incide en este elemento hace las veces de
corriente de base. (IP) (Modo de iluminación).
Tiristor:
Componente electrónico constituido
por elementos semiconductores que utiliza realimentación interna para producir una conmutación. Los
materiales de los que se compone son de tipo semiconductor, es decir,
dependiendo de la temperatura a la que se encuentren pueden funcionar como
aislantes o como conductores.
Funcionamiento Básico: El tiristor es un
conmutador biestable, es decir, es el equivalente electrónico de los interruptores mecánicos; por tanto, es capaz de dejar
pasar plenamente o bloquear por completo el paso de la corriente sin tener
nivel intermedio alguno, aunque no son capaces de soportar grandes sobrecargas
de corriente. Este principio básico puede observarse también en el diodo Shockley.
El
diseño del tiristor permite que éste pase rápidamente a encendido al recibir un
pulso momentáneo de corriente en su terminal de control, denominada puerta (o
en inglés, gate) cuando hay una tensión positiva entre ánodo y cátodo, es
decir la tensión en el ánodo es mayor que en el cátodo. Solo puede ser apagado
con la interrupción de la fuente de voltaje, abriendo el circuito, o bien,
haciendo pasar una corriente en sentido inverso por el dispositivo. Si se
polariza inversamente en el tiristor existirá una débil corriente inversa de
fugas hasta que se alcance el punto de tensión inversa máxima, provocándose la
destrucción del elemento (por avalancha en la unión).
Aplicaciones: Normalmente son usados en
diseños donde hay corrientes o voltajes muy grandes, también son comúnmente
usados para controlar corriente alterna donde el cambio de polaridad de la corriente revierte en la conexión o
desconexión del dispositivo. Se puede decir que el dispositivo opera de forma
síncrona cuando, una vez que el dispositivo está abierto, comienza a conducir
corriente en fase con el voltaje
aplicado sobre la unión cátodo-ánodo sin la necesidad de replicación de la
modulación de la puerta. En este momento el dispositivo tiende de forma
completa al estado de encendido. No se debe confundir con la operación
simétrica, ya que la salida es unidireccional y va solamente del cátodo al
ánodo, por tanto en sí misma es asimétrica.
Los
tiristores pueden ser usados también como elementos de control en controladores
accionados por ángulos de fase, esto es una modulación por
ancho de pulsos para limitar el voltaje en corriente alterna.
TRIAC:
Es un dispositivo semiconductor, de la familia de los tiristores. La diferencia con un tiristor convencional es que éste es unidireccional y el TRIAC es bidireccional. De forma coloquial podría decirse que el TRIAC es un interruptor capaz de conmutar la corriente alterna.
Aplicaciones más comunes:
* Su
versatilidad lo hace ideal para el control de corriente alterna (C.A.).
* Una
de ellas es su utilización como interruptor estático ofreciendo muchas ventajas sobre los
interruptores mecánicos convencionales y los relés.
* Funciona
como interruptor electrónico y también a pila.
* Se
utilizan TRIACs de baja potencia en muchas aplicaciones como atenuadores de luz, controles de velocidad para motores
eléctricos, y en los sistemas de control computarizado de muchos elementos
caseros. No obstante, cuando se utiliza con cargas inductivas como motores
eléctricos, se deben tomar las precauciones necesarias para asegurarse que el
TRIAC se apague correctamente al final de cada semi-ciclo de la onda de Corriente alterna.
