Читать книгу Montaje de componentes y periféricos microinformáticos. IFCT0108 - Jesús Martín Alloza - Страница 20

Se denomina componente electrónico a un dispositivo que forma parte de un circuito realizando alguna función determinada. Estos elementos se suelen recubrir de algún material aislante (cerámico, plástico) dejando sus patillas o terminales fuera para permitir la conexión al circuito, es lo que se llama encapsulado. Están construidos en su mayoría a partir de materiales semiconductores.

Desde el punto de vista del funcionamiento se suelen clasificar en activos y pasivos. Los componentes activos aportan energía y ganancia al circuito donde estén integrados. Los pasivos son aquellos elementos que consumen energía de un circuito. Las resistencias y las bobinas son claros ejemplos.

Nota

Algunos ejemplos son: diodos, transistores, amplificadores, etc.

Otra clasificación muy importante a la hora de diferenciar cualquier componente electrónico corresponde al tipo de señal con la que trabajan, según sean digitales o analógicas. Los analógicos trabajan con señales analógicas, las cuales pueden tomar cualquier valor comprendido entre un máximo y un mínimo, como por ejemplo la corriente alterna. En cambio, las digitales solo pueden tomar dos valores: uno máximo y otro mínimo (1 y 0). Los ordenadores son el mejor ejemplo.

2.1. Resistencias

Las resistencias o resistores son componentes pasivos que ofrecen oposición al paso de la corriente eléctrica, reduciendo la tensión. Presentan un valor resistivo (R, medido en Ω) que relaciona la tensión e intensidad que circula por ella, cumpliendo así la ley de ohm.

En todo resistor se pueden distinguir algunas características fundamentales:

1 Valor nominal o resistencia eléctrica: es el valor resistivo que, en teoría, presenta la resistencia.

2 La tolerancia: es el margen de error que la resistencia presenta sobre su valor nominal. Es un dato suministrado por el fabricante y se expresa como un porcentaje de incremento o decremento.

3 Las resistencias muestran sus características en el encapsulado. Así, las resistencias de inserción muestran un código de colores donde se ve el valor nominal y la tolerancia, de modo que se puedan distinguir visualmente.

El orden de lectura para interpretar el código de colores viene establecido por el anillo más próximo a un extremo del resistor que representa la primera cifra significativa. Las resistencias pueden tener 3, 4 y 5 bandas, siendo, los dos últimos anillos, correspondientes al multiplicador y la tolerancia, y los primeros a las cifras significativas. Por ejemplo, si la resistencia tiene 5 bandas, las tres primeras representan una cifra, siendo la banda de más a la izquierda las centenas, la segunda las decenas y la tercera las unidades, lo que deja la cuarta de multiplicador y la quinta de tolerancia.

En la siguiente tabla se muestran los códigos de colores de las resistencias de inserción, explicando el valor que indican según su posición en el conjunto de bandas de colores.

Color	Cifra significativa	Multiplicador	Tolerancia
Negro	0	1
Marrón	1	10	1%
Rojo	2	100	2%
Naranja	3	1 000
Amarillo	4	10 000
Verde	5	100 000	+ 0.5 %
Azul	6	1 000 000	+ 0.25 %
Violeta	7	10 000 000	+ 0.1 %
Gris	8	100 000 000	+ 0.05 %
Blanco	9	1 000 000 000
Oro		0,1	5%
Plata		0,01	10%

Las resistencias con encapsulado de montaje superficial SMT (Surface Mount Technology) muestran sus características con un código numérico de la siguiente forma:

1 1ª Cifra = 1º número, 2ª Cifra = 2º número, 3ª Cifra = Multiplicador (103ªCifra). Ejemplo: “122” = 1200 ohmios = 1.2K (12 x 100). Si la resistencia tiene 4 cifras, las tres primeras son las cifras significativas y la cuarta el multiplicador.

2 1ª Cifra = 1º número, la “R” indica coma decimal, 3ª Cifra = 2º número. Ejemplo: “1R5” = 1,5 ohmios.

3 La “R” indica “0.”, 2ª Cifra = 2º número, 3ª Cifra = 3º número. Ejemplo: “R25” = 0.25 ohmios.

Las resistencias de la imagen son de 27 Ω y de 0 Ω

Existen otro tipo de resistencias llamadas variables, ya que su valor nominal no es fijo. Son también conocidas como potenciómetros y permiten ser modificadas a través de un dispositivo móvil denominado cursor. Presentan tres terminales: dos correspondientes a los extremos de la resistencia y uno conectado al cursor.

Potenciómetro

Importante

El valor de resistencia que el fabricante marca en estos dispositivos es el valor máximo que puede existir en sus extremos. Son muy útiles para aplicaciones de regulación de aparatos electrónicos.

Las resistencias ajustables son similares a las variables, pero el cursor de variación es “menos accesible” para el usuario, por lo que se suelen precintar o sellar, siendo posible su ajuste con un destornillador. Las resistencias variables suelen utilizarse como mandos en aparatos electrónicos, como el volumen en un aparato de radio.

Resistencia ajustable

Aplicación práctica

Para practicar con el código de colores y la tolerancia, se propone interpretar el valor de una resistencia a través de sus colores. La resistencia a estudiar es la siguiente:

De izquierda a derecha presenta las siguientes bandas de colores:

Banda 1 = marrón, banda 2 = verde, banda 3 = amarillo, multiplicador = naranja, tolerancia = rojo

SOLUCIÓN

En primer lugar, se va a proceder a calcular el valor de la resistencia nominal (sin considerar la tolerancia).

Si se observa la tabla de colores, la anillos marrón – verde – amarillo corresponden a las cifras significativas: 1 – 5 – 4, por lo que se obtiene la cifra 154. A este valor se le tiene que efectuar el producto con el factor multiplicador para hallar el valor nominal de la resistencia.

El naranja corresponde al factor multiplicador 103 (1000), por lo que el valor nominal de la resistencia será:

R = 154 ⋅ 1000, R = 154000 Ω (154 k Ω)

La banda roja representa una tolerancia de ± 2 %, eso significa que el valor real de la resistencia puede variar en un 2 % más o menos respecto al valor nominal. La tolerancia puede facilitar el intervalo en el que el valor real de la resistencia se encontrará, simplemente calculando el 2% del valor nominal para sumárselo y restárselo posteriormente.

2 % de 154000 = (2/100) ⋅ 154000 = 3080

154000 – 3080 = 150920

154000 + 3080 = 157080

El valor real de la resistencia estará comprendido entre 150920 Ω y 157080 Ω

2.2. Condensadores

Un condensador es un componente que tiene la capacidad de almacenar energía en forma de campo eléctrico. Este dispositivo está formado por dos armaduras metálicas paralelas (generalmente de aluminio) separadas por un material dieléctrico. La versión más sencilla de un condensador consiste en dos placas apartadas a una cierta distancia sin colocar ningún material que las separe, en cuyo caso el aire actúa como dieléctrico.

Nota

Un material dieléctrico es un aislante que se puede volver conductor cuando se sobrepasa una tensión máxima, denominada tensión de ruptura del dieléctrico.

Los condensadores se caracterizan por su capacidad (C) que es la propiedad que tienen de almacenar mayor o menor cantidad de carga eléctrica. La capacidad de un condensador mide la relación entre la diferencia de tensión que existe entre sus terminales y la carga almacenada en este. Esta magnitud se mide en faradios (F), aunque esta unidad resulta muy elevada, por lo que se suelen utilizar submúltiplos, tales como el microfaradio (1µF=10^-6 F).

Normalmente, el valor de la capacidad viene serigrafiado en la carcasa del condensador, aunque existen algunos modelos que utilizan el código de colores para informar de su valor capacitivo.

Condensador de inserción

En los circuitos se representa por el símbolo siguiente:

Las aplicaciones más normales de los condensadores en circuitos electrónicos son:

1 Filtros en circuitos rectificadores de corriente (circuitos que convierten la corriente alterna a continua).

2 Baterías, dada su cualidad de almacenar energía.

3 Memorias, por el mismo motivo que la anterior.

4 Temporizadores, aprovechando el tiempo de carga y descarga del condensador.

2.3. Diodos rectificadores

El diodo es un dispositivo semiconductor (silicio o germanio) que solo permite la circulación de corriente en un único sentido. Este componente electrónico se construye a través de la unión de 2 materiales semiconductores: tipo P y tipo N separados por la denominada barrera de unión.

Nota

1 Semiconductor tipo N: tiene exceso de electrones.

2 Semiconductor tipo P: tiene ausencia de electrones (huecos).

El símbolo de representación del diodo rectificador es el siguiente:

Un diodo tiene dos terminales, el ánodo (A) y el cátodo (K), de manera que solo circulará corriente a través de él cuando haya mayor potencial en el ánodo que en el cátodo.

Debido a esto, hay dos formas de conectarlo en un circuito:

1 Polarización directa: cuando se pone mayor potencial en el ánodo que en el cátodo, con lo que el diodo deja pasar la corriente comportándose como un cortocircuito.

1 Polarización inversa: se pone mayor potencial en el cátodo que en el ánodo, con lo que el diodo no conduce la electricidad y se comporta como un circuito abierto.

La aplicación más común de estos diodos es la rectificación de la corriente alterna en los circuitos rectificadores.

Diodo rectificador

En los diodos rectificadores el cátodo viene indicado por una banda de color pintada en su cuerpo que a menudo es negra o plateada.

2.4. Diodos led

Son capaces de emitir una radiación luminosa al ser conectados en polarización directa y ser atravesados por una corriente eléctrica. Comúnmente se les conoce como diodos emisores de luz o LED (del inglés Light Emitting Diode).

El símbolo del diodo LED para su representación en los circuitos es el siguiente:

El ánodo de los diodos LED es el terminal más largo y es el que hay que conectar al positivo (polarización directa) para que este emita luz.

Diodos LED

Actualmente, hay una gran variedad de colores emitidos por los LED (rojo, verde, amarillo, azul, naranja o infrarrojo) que dependerán del material de construcción. También existen los displays de presentación numéricos de siete segmentos que permiten representar números del 0 al 9.

Display LED de 7 segmentos

2.5. Transistores

El transistor es el elemento electrónico más famoso, pues inició una auténtica revolución en la electrónica. El transistor permitió la miniaturización de los componentes lo que desembocó en el descubrimiento de los circuitos integrados, en los que se pueden llegar a incluir, en unos milímetros cuadrados, miles de transistores. Estos circuitos constituyen el origen de los microprocesadores y, por tanto, de los ordenadores actuales.

Transistor de inserción

El transistor bipolar consta de un sustrato semiconductor (normalmente silicio) y tres partes dopadas artificialmente que forman dos uniones bipolares, con lo que se establecen tres terminales: el emisor que transmite portadores, el colector que los recibe y la base que está intercalada entre las dos primeras, y que regula el paso de dichos portadores.

Las tres partes son cristales de un semiconductor (silicio) que pueden ser del tipo P o del tipo N. Según como estén colocados se diferencian dos tipos de transistores:

1 Tipo NPN: son los más comunes y están formados por una base que es un cristal de tipo P entre dos cristales de tipo N.

2 Tipo PNP: están formados por una base que es un cristal de tipo N entre dos cristales de tipo P.

Un transistor tiene básicamente dos funciones:

1 Deja pasar o corta señales eléctricas a partir de una pequeña indicación de mando (en la base).

2 Funciona como un elemento amplificador de señales (en función de la tensión aplicada en la base).

El transistor tiene múltiples aplicaciones en electrónica, como por ejemplo, de regulador de tensión, como interruptor, como amplificador de una señal, etc. Dada su versatilidad se encuentran en la práctica totalidad de los aparatos electrónicos actuales, y son indispensables en los ordenadores, siendo la base de construcción de los circuitos integrados y de los microprocesadores.

Sabía que...

El término “transistor” es la contracción en inglés de transfer resistor (“transferencia de resistencia”).

2.6. Circuitos integrados

Consiste en un circuito de componentes electrónicos como transistores, resistencias o condensadores que cumplen alguna función concreta. Todos ellos se encuentran recubiertos por un encapsulado cerámico o plástico, suelen construirse en cristales de silicio y su consumo eléctrico es realmente bajo.

Existen multitud de circuitos integrados y suelen cumplir funciones muy diversas: desde temporizadores hasta operadores lógicos.

Físicamente, en todo circuito integrado se pueden distinguir tres partes principales:

1 Die (molde): es la zona donde se localiza el circuito propiamente dicho, siendo fundamental en todo circuito integrado, ya que todos los componentes que constituyen su circuitería están aquí, ocupando un espacio minúsculo.

2 Pines: son pequeñas patillas que comunican el circuito principal con el exterior. Cada una de ellas está numerada, ya que normalmente, tendrán funciones diferentes.

3 Encapsulado: suele ser de material cerámico o plástico. Generalmente, es de color negro y sobre este suele reflejarse el nombre del modelo, número de serie, fabricante, etc.

La característica principal de un chip es su tecnología de integración o escala de integración que indica el número de componentes por unidad de superficie que alberga.

Escalas de integración que se pueden encontrar:

1 SSI (Short Scale Integration): es la más pequeña de todas. Entre 10 y 100 transistores.

2 MSI (Médium Scale Integration): entre 100 y 1.000 transistores en un chip.

3 LSI (Large Scale Integration): de 1.000 a 10.000 transistores.

4 VLSI (Very Large Scale Integration): de 10.000 a 100.000 transistores.

5 ULSI (Ultra Large Scale Integration): de 100.000 a 1.000.000 de transistores.

6 GLSI (Giga Large Scale Integration): más de 1.000.000 de transistores.

2.7. Otros

Diodo zener

Tienen las mismas características que un diodo normal de silicio, con la particularidad de que están diseñados para trabajar con polaridad inversa, ya que mantienen entre sus terminales una tensión constante con aumentos de intensidad. Esta característica hace que se suelan utilizar como estabilizadores de tensión.

Fotodiodo

Son sensibles a la luz, generan una corriente proporcional a la cantidad de radiación lumínica recibida. Este tipo de componentes trabaja en polarización inversa, porque en directa se comporta como un diodo semiconductor estándar.

Tiristor

También se le conoce como rectificador controlado y está formado por tres terminales: ánodo (A), cátodo (K) y puerta (G), correspondientes a tres uniones semiconductoras: P-N-P-N.

Se comporta como un diodo dejando pasar la corriente cuando hay una diferencia de potencial (en polarización directa) entre el ánodo y el cátodo, pero además debe existir corriente de entrada en la puerta (G).