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Mantenimiento de equipos electrónicos

RESISTENCIAS Propiedad de un objeto o sustancia que hace que se resista u oponga al paso de una corriente eléctrica. La resistencia de un circuito eléctrico determina según la llamada ley de Ohm cuánta corriente fluye en el circuito cuando se le aplica un voltaje determinado. La unidad de resistencia es el ohmio, que es la resistencia de un conductor si es recorrido por una corriente de un amperio cuando se le aplica una tensión de 1 voltio. La abreviatura habitual para la resistencia eléctrica es R, y el símbolo del ohmio es la letra griega omega, Ω. En algunos cαlculos eléctricos se emplea el inverso de la resistencia, 1/R, que se denomina conductancia y se representa por G. La unidad de conductancia es siemens, cuyo símbolo es S. Aún puede encontrarse en ciertas obras la denominación antigua de esta unidad, mho. Clasificación de las resistencias Podemos clasificar las resitencias en tres grandes grupos: o o o

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...)

Nomenclatura de las resistencias En todas las resistencias nos podemos encontrartres características, el valor nominal expresado en ómios (  , la tolerancia en % y la potencia en vatios (W).

-

Símbologia Resistencia símbolo general

Resistencia símbolo general

Resistencia no reactiva

Resistencia no reactiva

Resistencia variable

Resistencia variable por pasos o escalones

Resistencia variable

Resistencia ajustable

Resistencia ajustable

Impedancia

Potenciometro

Potenciometro de contacto móvil

Variable de variación continua

NTC

PTC

VDR

LDR

LDR

Elementos de calefacción

Resistencia en derivación corriente y de tensión

Resistencia con toma de corriente

Resistencia con tomas fijas

Código de colores Como ya se indicó con anterioridad, una dels 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 Negro Marrón Rojo Naranja Amarillo Verde Azul Violeta Gris Blanco Oro Plata

1ª y 2ª bandas de color 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 -

Factor Tolerancia multiplicador x1 x 10 x 100 x 1000 x 10000 x 100000 x 1000000 x 10000000 x 100000000 x 1000000000 : 10 : 100

Figura

±1% ±2% ± 0'5 % ±5% ± 10 %

- Clasificación de los resistores fijos En principio, las resitencias 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:

1. 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. 2. 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 resitencias no bobinadas:

o

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.

o

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.

o

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; tanto más cuanto 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. Para que haya un buen encasquillado, la metalización de los extremos se realiza con oro, plata o estaño. El valor óhmico es función del espesor de la capa espiralada. Dicho espesor

condiciona el coeficiente de temperatura. De ahí que se tienda a espesores más gruesos y a espiralados de mayor longitud para incrementar la estabilidad del componente. Finalmente se sueldan los terminales, se aísla la superficie mediante sucesivas capas de pintura y se inscribe la codificación de sus valores característicos. o

Resistencias de capa metálica: Están fabricados con una capa muy fina de metal (oro, plata, níquel, cromo u óxidos metálicos) depósitados sobre un soporte aislante (de vidrio, mica, ..). Estas resistencias tienen un valor óhmico muy bajo y una estabilidad muy alta.

o

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.

o

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.

- Clasificación de los 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.En esta categoría cabe distinguir la siguiente clasificación: • •

Resistencias ajustables Resistencia variable (potenciómetro):

- Clasificación de los resistores especiales En el apartado de resistores especiales caben toda una variedad de componentes resistivos no lineales que modifican su valor óhmico en función de algún factor externo: temperatura, tensión aplicada, luminosidad incidente.... Los principales tipos son: •

Termistores: Son de mediana estabilidad y bajo precio. Se suelen fabricar a partir de elemntos o mateirlae semiconductores. Los termistores o resistores variables con la temperatura se encuadran en dos categorías:



NTC (Negative Thermistor Coeficient): Posee un coeficiente de temperatura negativo. La resistencia eléctrica del componente disminuye al aumentar la temperatura.



PTC (Positive Thermistor Coeficient): En este caso el coeficiente de temperatura es positivo. La resistencia eléctrica del componente aumenta al hacerlo la temperatura. •

Varistores, VDR (Voltage Depended Resitor): Son resistencias cuyo valor óhmico depende con la tensión. Mientras mayor es la tensión aplicada en sus extremos, menor es el valor de la resistencia del componente.

•

Magnetoresistores, MDR (Magnetic Depended Resistor): El valor óhmico aumenta en función del campo magnético aplicado perpendicularmente a su superficie. Es decir la resistencia varía en función de la dirección del campo magnético.

•

Fotoresistores, LDR (Light Depended Resistor): El valor óhmico del componente disminuye al aumentar la intensidad de luz que incide sobre el componente.

Ejemplos: Rsistencia Cdad.

Precio Unitario

10

0,019 €

100

0,018 €

Potenciometro Cdad.

Precio Unitario

1

2,56 €

25

2,43 €

100

2,12 €

250

2,06 €

500

1,99

LDR Cdad.

Precio Unitario

1

2,04 €

25

1,64 €

100

1,42 €

250

1,25 €

500

1,14 €

Tremistor Cdad.

Precio Unitario

10

0,388 €

100

0,356 €

Resistencia de capa metalica Cdad.

Precio Unitario

10

0,088 €

100

0,087 €

NTC Cdad.

Precio Unitario

1

3,40 €

10

2,87 €

Resistencia de precisión Cdad.

Precio Unitario

5

0,272 €

25

0,244

Redes de resisitencias

Cdad.

Precio Unitario

25

0,492 €

100

0,39 €

Resistencia de potencia Cdad.

Precio Unitario

1

56,83 €

5

52,09 €

10

47,58 €

25

45,37 €

50

42,14

Capacitor

Un condensador o capacitor es un dispositivo utilizado en electricidad y electrónica, capaz de almacenar energía sustentando un campo eléctrico. Aunque desde el punto de vista físico un condensador no almacena carga ni corriente eléctrica, sino simplemente energía mecánica latente; al ser introducido en un circuito se comporta en la práctica como capaz de almacenar la energía eléctrica que recibe durante la carga, a la vez que la cede de igual forma durante la descarga. Un condensador electrolítico es un tipo de condensador que usa un líquido iónico conductor como una de sus placas. Típicamente con más capacidad por unidad de volumen que otros tipos de condensadores, son valiosos en circuitos eléctricos con relativa alta corriente y baja frecuencia. Condensador de alta capacidad Los condensadores electroquímicos de doble capa, también conocidos como supercondensadores, supercapacitores, pseudocapacitores, ultracondensadores, ultracapacitores o simplemente EDLC por sus siglas en inglés, son dispositivos electroquímicos capaces de sustentar una densidad de energía inusualmente alta en comparación con los condensadores normales, presentando una capacitancia miles de veces mayor que la de los electrolíticos de alta capacidad. Usos y Aplicaciones del capacitor  En el caso de los filtros de alimentadores de corriente se usan para almacenar la carga, y moderar el voltaje de salida y las fluctuaciones de corriente en la salida rectificada.  También son muy usados en los circuitos que deben conducir corriente alterna pero no corriente continua.  Los condensadores electrolíticos pueden tener mucha capacitancia, permitiendo la construcción de filtros de muy baja frecuencia.  Circuitos temporizadores.  Filtros en circuitos de radio y TV.  Fuentes de alimentación.  Arranque de motores.  Automóviles híbridos Por la eficiencia en el uso de la energía estos dispositivos son un elemento prometedor para el desarrollo de medios de transporte que combinen la energía solar con la proveniente de combustibles fósiles. Su aprovechamiento se debe fundamentalmente a que permiten una mejor descarga de energía durante la aceleración del vehículo. En la prueba realizada en el 2000 para los nuevos autobuses de transporte de la NASA que con el uso de condensadores se podía acelerar a 157 pies en 10 segundos con el mínimo de pérdidas de energía. Un desarrollo importante es el uso de supercondensadores para el desarrollo de la unidad de apoyo auxiliar (APU por sus siglas en inglés). Freightliner y Delphi demostraron su uso en sistemas automotrices de pasajeros, aunque BMW argumenta que hay poca sensibilidad para su regulación debido a las modificaciones hechas a la

gasolina para reducir la emisión de contaminantes, por lo que es viable instalarlos en sistemas basados en hidrógeno.  Apoyo energético Muchos proyectos en ingeniería, como el diseño de elevadores, requieren de ciclos donde en una etapa se requiera una baja descarga de energía y otros de una alta descarga (como cuando el elevador desciende y asciende). Esta demanda requiere de sistemas que permitan una regulación precisa de la energía suministrada y una alta capacidad de almacenamiento de energía. De esta manera los supercondensadores suministran la energía necesaria para subir el elevador sin necesidad de sobrecargar la red eléctrica.  Aplicaciones de energía solar En aplicaciones de energía solar es necesario estabilizar la tensión suministrado por las fotoceldas, por lo que se utilizan supercondensadores de 2400 F dispuestos en paralelo para estabilizar el suministro de energía eléctrica. De las fotoceldas generalmente se traslada la diferencia de potencial a una válvula de regulación de descarga ácida. Actualmente se estudia la manera de controlar la tensión a través de un banco de supercondensadores que permite disminuir los picos de tensión y proveer una corriente constante de 1.37 A por 45 segundos cada hora, gracias al almacenamiento de energía en el condensador y su liberación estable en un circuito equivalente RLC.  Almacenamiento de energía Uno de los usos más extendidos de supercondensadores es su uso en sistemas microelectrónicos, memorias de computadoras y relojes y cámaras de alta precisión. Su uso permite mantener el funcionamiento de los dispositivos durante horas e incluso días.  Sistemas de transferencia de energía Una aplicación estudiada ampliamente en la actualidad es el uso de supercondensadores en sistemas UPS unido a sistemas de transferencia de energía acoplados por inducción (ICPT). Se utilizan para facilitar la transferencia de energía, hacer más eficiente la carga de energía eléctrica, permitiendo el aislamiento de los sistemas UPS para el funcionamiento de sistemas eléctricos.  Sistemas de transferencia de potencia En el área de energía las propiedades de los supercondensadores son de gran importancia para la transferencia de energía. Los sistemas STATCOM (Compensadores Estáticos) son dispositivos de la familia de los sistemas de transmisión de corriente flexible alternante (FACTS), y se utiliza para el control de los picos de tensión en sistemas eléctricos. Cuando se conectan con sistemas de transferencia de potencia a elementos STATCOM, se produce una gran inductancia que produce un incremento en la corriente y picos de tensión, por lo que es necesario tener condensadores de gran capacitancia para compensar este fenómeno. Su uso permite mantener una corriente constante y menores picos de tensión para facilitar la transmisión de la energía eléctrica. Los supercondensadores prometen llenar la brecha entre los condensadores y baterías.

Los EDLCs tienen una variedad de aplicaciones comerciales, especialmente en "suavización de energía" y los dispositivos de carga momentánea. Dentro de sus primeros usos cabe destacar como fuente de energía para el arranque de motores en grandes tanques de guerra y submarinos. Debido a que se ha reducido el coste de producción, han comenzado a aparecer en los camiones diesel y en locomotoras. Más recientemente se han convertido en un tema de gran interés en la llamada Energía verde, pues su capacidad de absorber energía rápidamente los hace particularmente adecuados para aplicaciones de freno regenerativo. Mientras que las pilas, por otro lado, tienen dificultades en esta tarea debido su lenta velocidad de carga. Por su tamaño y peso reducido, los EDLCs, se están adaptando para almacenar electricidad en vehículos eléctricos. Un condensador de alta capacidad tiene un gran rendimiento (el 98% de la carga se devuelve); almacena mucha energía en relación a su peso (4Wh/kg), aunque no tanto como una batería; no presentan efecto memoria y tienen una gran capacidad de carga y descarga rápida (5kW/kg). Condensadores

Condensador no polarizado

Condensador no polarizado

Condensador variable

Condensador ajustable

Condensador polarizado sensible a la temperatura

Condensador polarizado sensible a la tensión

Condensador electrolítico

Condensador electrolítico

Condensador electrolítico

Condensador electrolítico multiple

Condensador polarizado

Condensador eletrolitico

Cdad.

Precio Unitario

1

17,44 €

10

15,57

Condensador de aluminio Cdad.

Precio Unitario

1

19,59 €

5

19,43 €

Condensador ceramico Cdad.

Precio Unitario

50

0,03 €

250

0,028 €

Condensador de potencia Cdad.

Precio Unitario

25

0,242 €

125

0,202 €

Condensador supresor de tension Cdad.

Precio Unitario

5

0,688 €

50

0,578

Inductancia

Debido a que el campo magnético alrededor de un conductor es muy débil, para aprovechar la energía de dicho campo magnético se arrolla al alambre conductor y de esta forma se obtiene lo que se conoce como inductancia o bobina.

Al tener el alambre arrollado, se denomina excitación magnética a la causa que origina el campo magnético y el valor de la excitación magnética está dada por

donde: N: es la cantidad de espiras l: longitud de la bobina La bobina ideal es un elemento pasivo, que almacena energía eléctrica en forma de campo magnético

Aplicación Existen bobinas de diversos tipos según su: Aplicación (filtros, transformadores,...) Núcleo (aire, ferrite, chapa) tipo de arrollamiento Función

Inductor de potencia

Cdad.

Precio Unitario

5

0,368 €

50

0,332 €

Inductor ceramico Cdad.

Precio Unitario

10

0,32 €

100

0,295 €

Inductor toroidal diferencial Cdad.

Precio Unitario

1

4,24 €

10

3,24 €

100

2,67 €

250

2,45 €

500

2,26

Inductor Chone Cdad.

Precio Unitario

5

2,028 €

50

1,86 €

Inductor vertical Cdad.

Precio Unitario

10

0,394 €

100

0,354 €

Inductor blindado Cdad.

Precio Unitario

10

0,394 €

100

0,354 €

El transformador

El Transformador es un dispositivo que convierte energía eléctrica de un cierto nivel de voltaje, en energía eléctrica de otro nivel de voltaje, por medio de la acción de un campo magnético. Esta constituido por dos o más bobinas de alambre, aisladas entre si eléctricamente por lo general y arrolladas alrededor de un mismo núcleo de material ferromagnético. El arrollamiento que recibe la energía eléctrica se denomina arollamiento de entrada, con independencia si se trata la mayor (alta tensión) o menor tensión (baja tensión). El arrollamiento del que se toma la energía eléctrica a la tensión transformada se denomina arrollamiento de salida. En concordancia con ello, los lados del transformador se denominan lado de entrada y lado de salida. El arrollamiento de entrada y el de salida envuelven la misma columna del núcleo de hierro. El núcleo se construye de hierro por que tiene una gran permeabilidad, o sea, conduce muy bien el flujo magnético.

Fig. .1. Transformador monofásico. CLASIFICACIÓN La clasificación de los transformadores es grande ya que estos pueden variar en forma física, características eléctricas y eficiencia y cada una de estas clasificaciones se pueden adaptar mejor a cierta o varias aplicaciones. POR SU NIVEL DE VOLTAJE Transformadores Elevadores y Reductores Un transformador puede ser "elevador o reductor" dependiendo del número de espiras de cada bobinado.

Si se supone que el transformador es ideal. (La potencia que se le entrega es igual a la que se obtiene de él, se desprecian las pérdidas por calor y otras), entonces:

Potencia de entrada (Pi) = Potencia de salida (Ps). Pi = Ps

Fig. .1. Transformador monofásico. POR SU NÚMERO DE FASES Transformadores monofásicos Los transformadores monofásicos, tanto de columnas como acorazados, se usan en distribución de energía eléctrica, por ejemplo para reducir, en líneas de MT de 13,2 kV a BT, 220V. Se los suele encontrar, de pequeña potencia en soportes de líneas eléctricas rurales. También se los encuentra, en potencias altas, para constituir bancos trifásicos, con tres de ellos, en sistemas de distribución Ejemplos: 10 kVA; 13200/220 V Transformadores Trifásicos El trifásico de columnas es el más usado. Se lo encuentra desde pequeñas potencias (10 kVA) hasta muy grandes (150 MVA). Como elevadores de tensión en las centrales, reductores en las subestaciones, de distribución en ciudades, barrios, fábricas, etc. Transformadores Hexafásicos El exafásico (6 fases en el secundario) se diferencia, constructivamente, del trifásico, en que tiene una derivación a la mitad de los devanados secundarios, y luego por supuesto, en la conexión entre ellos. Se lo usa para la rectificación industrial y en tracción eléctrica: subterráneos, tranvías, etc. Ejemplo: 13200/580 V. POR LA FORMA DEL NÚCLEO Transformador monofásico de columnas El transformador a columnas posee sus dos bobinados repartidos entre dos columnas del circuito magnético. En la figura se trata de un transformador monofásico dónde el circuito magnético se cierra por las culatas superior e inferior.

Fig. .2. Transformador monofásico a columnas. Transformador monofásico acorazado El transformador acorazado se caracteriza por tener dos columnas exteriores, por las que se cierra el circuito magnético, estas dos columnas no poseen ningún devanado. En los Transformadores monofásicos el devanado primario y secundario se agrupan en la columna central y el transformador tiene tres columnas en total. Transformador trifásico de columnas Transformador trifásico acorazado Transformador Hexafásico Transformador Toroidal Los transformadores toroidales representan, como ningún otro tipo, el diseño ideal sobre cómo debe ser un transformador. De hecho, Fáraday diseñó y bobinó el primer transformador sobre un núcleo toroidal. Tiene varias ventajas entre ella alto rendimiento, bajo nivel de ruido, menor calentamiento, peso y tamaño reducido, facilidad de montaje.

POR SU NÚCLEO Por el núcleo sobre el cual van las bobinas a) Núcleo de Aire b) Núcleo de Hierro c) Núcleo Variable POR LA POSICIÓN DE SUS DEVANADOS La clasificación más grande que hay de los transformadores es la de su posición de los devanados y estos se clasifican en: Transformadores de devanados separados Transformadores de devanados concéntricos Transformadores de bobinas alternadas. SIMBOLOGIA:

Transformador toroidal Cdad.

Precio Unitario

1

55,51 €

10

52,74 €

25

48,92 €

50

45,42 €

100

42,39 €

Transformador núcleo de bobina Cdad.

Precio Unitario

5

1,23 €

50

1,158 €

Auto transformadores Cdad.

Precio Unitario

1

57,13 €

10

50,80 €

25

48,00 €

50

37,51 €

100

33,76 €

Transformador electro regulable Cdad. 1

Precio Unitario 5,75 €

Transformador de corriente

Cdad.

Precio Unitario

1

1,80 €

5

1,70 €

TRANSISTORES DE EFECTO DE CAMPO Definición : Los transistores de efecto de campo, conocidos generalmente como TEC ( o FET por sus siglas en ingles ), son un dispositivo unipolar, ya que la corriente existe tanto en forma de electrones como de huecos. En un FET de canal n, la corriente se debe a electrones, mientras que en un FET de canal p, se debe a huecos. Ambos tipos de FET se controlan por una tensión entre la compuerta y la fuente.

Los símbolos ilustrados se refieren al transistor de efecto de campo de juntura. Los TEC a y b han sido indicados como tipos N y P de acuerdo al empleo de los materiales tipo N y P en la fabricación de estos dispositivos. El TEC tiene tres elementos. El terminal ánodo se conoce como el drenaje y el terminal cátodo se conoce como fuente. El drenaje equivale al colector. La fuente equivale al emisor de un transistor bipolar. La puerta equivale a la base. Tipos : Se consideran tres tipos principales de FET: El primero de ellos, el JFET, ya no se trata de una combinación tan sencilla entre los semiconductores como en el caso de los transistores N-P-N, P-N-P. Ahora la forma de obtenerlos es algo más rebuscada. Sin embargo, sus propiedades hacen que merezca la pena su construcción, ya que son utilizados en gran medida por los fabricantes de circuitos electrónicos. A su vez existen dos tipos de transistores JFET. La razón es sencilla, si tomamos uno de ellos y cambiamos los tipos de semiconductores, es decir, donde hay semiconductores de tipo P ponemos semiconductores de tipo N y viceversa, obtenemos otro transistor JFET pero de características distintas. Así pues, para distingirlos, llamamos FET de canal p al primero y FET de canal n al segundo. Veremos cómo las propiedades de ambos no sólo son distintas sino que son más bien opuestas. Para aplicar su funcionamiento hay que tener en cuenta que tenemos dos tipos distintos de voltajes. Esto es debido a que el FET consta de tres semiconductores unidos y por tanto existen dos zonas de unión entre ellos. Así pues, vamos a

considerar la diferencia de potencial entre drenaje y fuente a la que llamaremos Vds, y la diferencia de potencial entre puerta y fuente la cual estará representada por Vgs. Estudiar las características de un transistor consta en “jugar” con las dos tensiones de que disponemos, aumentándolas, disminuyéndolas y observando qué pasa con la corriente que lo atraviesa. Para estudiar su comportamiento, vamos a dejar fija la tensión entre la puerta y la fuente, Vgs, y vamos a suponer que variamos la tensión entre el drenador y la fuente, Vds. Se pueden distinguir tres zonas según vamos aumentando el potencial Vds, estas son: zona óhmica, zona de saturación y zona de ruptura. En la zona óhmica, el transistor se comporta como una resistencia (óhmica), es decir, si aumentamos el potencial, Vds, crece la corriente (y) en la misma proporción, esta situación se mantiene así hasta que el potencial alcanza un valor aproximadamente de unos cinco voltios. A partir de este valor, si seguimos aumentando esa diferencia de potencial entre drenador y fuente, es decir, si seguimos aumentando Vds, el transistor entra en la zona de saturación. Aquí su comportamiento es totalmente distinto al anterior, ya que, aunque se siga aumentando Vds, la corriente permanece constante. Si seguimos aumentando el potencial Vds de nuevo, llagamos a un valor de éste a partir del cual el comportamiento del transistor vuelve a cambiar. Este valor tiene que ser del orden de 40 voltios. Decimos entonces que hemos entrado en la zona de ruptura. A partir de este punto la corriente i puede circular libremente, independientemente de que sigamos aumentando el valor de Vgs. Es esta la razón por la cual los JFET se pueden utilizar como interruptores de encendido y apagado, propiedad esta fundamental en la computación. Un JFET se encuentra en estado OFF (interruptor cerrado) cuando Vds es cero, ya que no pasa corriente alguna, y en estado ON (interruptor abierto) cuando Vds pasa de los 40 voltios. Evidentemente, estos valores reales dependerán del tipo de transistor del que hablemos, ya existen FET para circuitos integrados y FET de potencia, estos últimos con valores algo mayores que los primeros. Otro de los tipos de FET es el conocido como MOSFET Por último, vamos a hablar del transistor más utilizado en la actualidad, esto es el del MOSFET. La estructura de este transistor es la más complicada de entre todos los vistos hasta ahora. Consta de los ya conocidos semiconductores P-N, colocados ahora de una nueva forma, y de un original material aislante, como es el dióxido de silicio; esta pequeña adición de la capa del óxido va a cambiar considerablemente las propiedades del transistor respecto a las que tenia el JFET.

Existen dos tipos de MOSFET: cuando tengamos una zona tipo P y dos tíos N lo llamaremos MOSFET de canal n (o NMOS) y, por el contrario, si hay una sola zona tipo N y otras dos tipo P se llamará MOSFET de canal P (o PMOS). MOSFET de Empobrecimiento: El MOSFET de empobrecimiento de canal n El MOSFET de canal n se establece en un sustrato p, que es el silicio contaminado de tipo p. Las regiones contaminadas de tipo n de la fuente y el drenaje forman conexiones de baja resistencia entre los extremos del canal n u los contactos de aluminio de la fuente (S) y el drenaje (D). Se hace crecer una capa se SiO2, que es un aislante, en la parte superior del canal. Se deposita una capa de aluminio sobre el aislante de SiO2 para formar la terminal de compuerta (G). El desempeño del MOSFET de empobrecimiento, es similar al JFET. El JFET se controla por la unión pn entre la compuerta y el extremo del drenaje del canal. No existe dicha unión en el MOSET de enriquesimiento, y capa de SiO2 actúa como aislante. Para el MOSFET de canal n, una vGS negativa saca los elementos de la región del canal, empobreciéndolo. Cuando vGS alcanza Vp, el canal se estrangula. Los valores positivos de vGS aumentan el tamaño del canal, dando por resultado un aumento en la corriente de drenaje. El MOSFET de empobrecimiento puede operar tanto para valores positivos como negativos de vGS. Como la compuerta está aislada del canal, la corriente de compuerta es sumamente pequeña (10-12 A) y vGS puede ser de cualquier polaridad. El MOSFET de empobrecimiento de canal p MOSFET de Enriquesimiento: El MOSFET de eriquesimiento de canal n El MOSFET de enriquesimiento difiere del MOSFET de empobrecimiento en que no tiene la capa delgada de material n sino que requiere una tensión positiva entre la compuerta y la fuente para establecer un canal. Este canal se forma por la acción de una tensión positiva compuerta a fuente, vGS, que atrae a los electrones de la región del sustrato ubicada entre el drenaje y la compuerta contaminados de tipo n. Una vGS positiva provoca que los electrones se acumulen en la superficie inferior de la capa de óxido. Cuando la tensión alcanza el valor de umbral, VT, han sido atraídos a esta región de los electrones suficientes para que se comporte como canal n conductor. No habrá una corriente apreciable iD hasta que vGS excede VT.

No existe un valor IDSS para el MOSFET de enriquesimiento, ya que la corriente de drenaje es cero hasta que el canal se ha formado. IDSS es cero para vGS = 0. Para valores de vGS > VT, la corriente de drenaje en saturación se puede calcular de la ecuación iD = k (vGS - VT)2. El valor de k depende la construcción de MOSFET y, en principio, es función del ancho y el largo del canal. Un valor típico para k es 0.3 mA/V2; la tensión de umbral, VT, es especificada por el fabricante. Se puede encontrar un valor para gm derivando la ecuación, como se hizo con los JFET. El MOSFET de enriquesimiento de canal p exhibe características similares pero opuestas a las del MOSFET de enriquesimiento de canal n. Aunque se halla más restringido en su intervalo de operación que el MOSFET de empobrecimiento, el MOSFET de enriquesimiento es útil en aplicaciones de CI debido a su tamaño pequeño y su construcción simple. La compuerta para los MOSFET de canal n y de canal p es un depósito de metal en una capa de óxido de silicio. La construcción comienza con un material de sustrato (de tipo p para canal n; de tipo n para canal p) sobre el cual se difunde material del tipo opuesto para formar la fuente y el drenaje. El MOSFET de eriquesimiento de canal p VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL FET Las ventajas del FET se pueden resumir como sigue: 1. Son dispositivos sensibles a la tensión con alta independencia. Como esta independencia de entrada es considerablemente mayor que la de los BJT, se prefieren los FET a los BJT para la etapa de entrada a un amplificador multietapa. 2. Los FET generan un nivel de ruido menor que los BJT. 3. Los FET son más estables con la temperatura que los BJT. 4. Los FET son , en general, más fáciles de fabricar que los BJT, pues suelen requerir menos pasos de enmascaramiento y difusiones. Es posible fabricar un mayor número de dispositivos en un circuito integrado ( es decir, se puede obtener una densidad de empaque mayor ). 5. Los FET se comportan como resistores variables controlados por tensión para valores pequeños de tensión drenaje a fuente. 6. La alta impedancia de entrada de los FET les permite almacenar carga el tiempo suficiente para permitir su utilización como elementos de almacenamiento. 7. Los FET de potencia pueden disipar una potencia mayor y conmutar corrientes grandes.

Existen varias desventajas que limitan la utilización de los FET en algunas aplicaciones: 1. Los FET exhiben una respuesta en frecuencia pobre debido a la alta capacitancia de entrada. 2. Algunos tipos de FET presentan una linealidad muy pobre. 3. Los FET se pueden dañar al manejarlos debido a la electricidad estática. CURVAS CARACTERÍSTICAS Aquí consideraremos las características iD-vDS completa para varios valores del parámetro vGS. En la siguiente figura se muestran las curvas características iDvDS tanto para un JFET de canal n como para uno de canal p. antes de analizar estas curvas, tómese nota de los siguientes símbolos para los JFET de canal n y de canal p, que también se muestran en dicha figura. Estos símbolos son iguales excepto por la dirección de la flecha. Curvas características iD-VDS para un JFET Conforme se incrementa vGS (más negativo para un canal n y más positivo para un canal p) se transforma la región desértica y se cierra para un valor menor que iD. Por tanto, para el JFET de canal n la iD máxima se reduce desde IDSS con forme vGS se hace se hace más negativo. Si vGS disminuyen aún más se alcanza un valor de vGS, después del cual iD será cero sin importar el valor de vDS. Este valor de vGS se denomina VGSOFF, ó tensión de estrangulamiento (Vp). El valor de Vp es negativo para un JFET de canal n y positivo para un JFET de canal p. CARACTERÍSTICAS DE TRANSFERENCIA Características del JFET Es una gráfica de la corriente de drenaje como función de la tensión compuerta a fuente por encima del estrangulamiento. Se gráfica con vDS igual a una constante, aunque la característica de transferencia es esencial independiente de vDS pues, luego de que el FET llega al estrangulamiento, iD permanece constante para valores mayores de vDS. Esto se puede ver a partir de las curvas iD-vDS , donde cada curva se vuelve plana para valores de vDS > Vp. Cada curva tiene un punto de saturación diferente. En la anterior figura se muestran las características de transferencia y las características iD-vGD para un JFET de canal n. Las características de transferencia se pueden obtener de una extensión de las curvas iD-vDS. Un método útil de determinar la característica de transferencia es con ayuda de la siguiente relación: iD / iDSS = (1 - vGS / Vp )2

Por tanto, sólo se necesita conocer iDSS y Vp, y toda la característica queda determinada, Las hojas de datos de los fabricantes a menudo dan estos dos parámetros, por lo que se puede construir la característica de transferencia o utilizar la ecuación directamente. Nótese que iD se satura ( es decir, se vuelve constante )con forme vDS excede la tensión necesaria para que el se estrangule. Esto se puede expresar como una ecuación para vDS(sal) para cada curva, como sigue: vDS(sal) = vGS) + Vp DIFERENCIAS ENTRE FET Y LOS BJT Las diferencias más resaltantes entre estos dos dispositivos son: 1. La independencia de entrada de los FET es considerablemente mayor que la de los BJT. 2. Los FET generan un nivel de ruido menor que los BJT. 3. Los FET son más estables con la temperatura que los BJT. 4. Los FET son , en general, más fáciles de fabricar que los BJT, pues suelen requerir menos pasos de enmascaramiento y difusiones. 5. La alta impedancia de entrada de los FET les permite almacenar carga el tiempo suficiente para permitir su utilización como elementos de almacenamiento, a contrario de los BJT.

Transistores mosfet: Cdad.

Precio Unitario

5

0,996 €

125

0,872 €

Cdad.

Precio Unitario

5

1,22 €

25

0,862 €

BJT Transistor de potencia Cdad.

Precio Unitario

1

5,04 €

10

4,46 €

50

3,88 €

100

3,30 €

250

2,72 €

Cdad.

Precio Unitario

1

1,68 €

10

1,37 €

50

1,13 €

100

0,97 €

Cdad.

Precio Unitario

200

0,034 €

400

0,033 €

Cdad.

Precio Unitario

25

6,144 €

125

4,874 €

Un diodo es un componente electrónico de dos terminales que permite la circulación de la corriente eléctrica a través de él en un solo sentido. Este término generalmente se usa para referirse al diodo semiconductor, el más común en la actualidad; consta de una pieza de cristal semiconductor conectada a dos terminales eléctricos. El diodo de vacío (que actualmente ya no se usa, excepto para tecnologías de alta potencia) es un tubo de vacío con dos electrodos: una lámina como ánodo, y un cátodo. De forma simplificada, la curva característica de un diodo (I-V) consta de dos regiones: por debajo de cierta diferencia de potencial, se comporta como un circuito abierto (no conduce), y por encima de ella como un circuito cerrado con una resistencia eléctrica muy pequeña. Debido a este comportamiento, se les suele denominar rectificadores, ya que son dispositivos capaces de suprimir la parte negativa de cualquier señal, como paso inicial para convertir una corriente alterna en corriente continua. Clases de Diodos Pondremos las diferentes clases de diodos que son más comunes dentro de los circuitos electrónicos que podamos usar. - Diodos de unión. - Diodos de punta de contacto. - Diodo emisores de luz. - Diodo capacitivo (varicap). - Diodo Zener. - Diodo túnel. - Diodo Gunn. Diodos de unión: Los diodos de unión son los que hemos venido describiendo en esta sección de diodos, es decir, el que consta de un cristal de germanio o de silicio, debidamente dopado, y tiene una forma cilíndrica. Son diodos para baja potencia que se usan mucho como rectificadores de pequeños aparatos. A esta clase de diodo también se le conoce con el nombre de diodos de juntura. Es muy conveniente aprenderse de memoria cada uno de los símbolos electrónicos de los diodos, ello nos facilitará la comprensión de los esquemas, no sólo los de de Areaelectronica.com, sino también cualquier esquema que necesiten entender. Diodos de punta de contacto: Poseen unas propiedades similiares a los diodos de unión y la única diferencia es, en todo caso, el sistema de construcción que se ha aplicado. En la imagen se muestra un esquema de uno de estos elementos que consta de una punta de contacto en forma de muelle (1) que se hay conectada con un cristal de tipo P (2), el cual se haya a su vez en contacto con un cristal de tipo N (3). En la parte baja, una base metálica hace de soporte y asegura la rigidez del conjunto.

Exactamente igual que ocurre con los diodos de unión, el diodo de punta de contacto se comporta dejando pasar la corriente en un solo sentido. Diodos emisores de luz: Los diodos emisores también son conocidos con el nombre de LED (iniciales de su denominación inglesa Light Emitter Diode) que tienen la particularidad de emitir luz cuando son atravesados por la corriente eléctrica. Como quiera que consiguen una luz bastante viva y, además, con una mínima cantidad de corriente (del orden a algunas decenas de miliamperios). Los diodos emisores de luz funcionan por un complicado proceso físico en el que desprenden fotones al volver a su órbita de valencia. La energía luminosa radiada puede ser de color verde si el elemento a sido tratado con galio-fósforo, o roja si lo sido con galio-arsenio. De hecho los galios son muy conocidos por la gran variedad de aplicaciones que se les a encontrado en todo orden de aparatos electrónicos. Diodo capacitivo (varicap): Este diodo, también llamado diodo de capacidad variable, es, en esencia, un diodo semiconductor cuya característica principal es la de obtener una capacidad que depende de la tensión inversa a él aplicada. Se usa especialmente en los circuitos sintonizadores de televisión y los de receptores de radio en FM. Diodo Zener: El diodo Zener, también llamado diodo regulador de tensión, podemos definirlo como un elemento semiconductor de silicio que tiene la característica de un diodo normal cuando trabaja en sentido directo, es decir, en sentido de paso; pero en sentido inverso, y para una corriente inversa superior a un determinado valor, presenta una tensión de valor constante. Este fenómeno de tensión constante en el sentido inverso convierte a los diodos de Zener en dipositivos excepcionalmente útiles para obtener una tensión relativamente invisible a las variaciones de la tensión de alimentación, es decir, como dispositivos reguladores de tensión. Diodo Tunel: Este diodo presenta una cualidad curiosa que se pone de manifiesto rápidamente al observar su curva característica, la cual se ve en el gráfico. En lo que respecta a la corriente en sentido de bloqueo se comporta como un diodo corriente, pero en el sentido de paso ofrece unas variantes según la tensión que se le somete. La intensidad de la corriente crece con rapidez al principio con muy poco valor de tensión hasta llegar a la cresta (C) desde donde, al recibir mayor tensión, se produce una pérdida de intensidad hasta D que vuelve a elevarse cuado se sobrepasa toda esta zona del valor de la tensión. Diodo Gunn: Este diodo tiene características muy diferentes a los anteriores, ya que no es rectificador. Se trata de un generador de microondas, formado por un semiconductor de dos terminales que utiliza el llamado efecto Gunn. Cuando se aplica entre ánodo y cátodo

una tensión continua de 7 V, de modo que el ánodo sea positivo con respecto al cátodo, la corriente que circula por el diodo es continua pero con unos impulsos superpuestos de hiperfrecuencia que pueden ser utilizados para inducir oscilaciones en una cavidad resonante. De hecho, la emisión de microondas se produce cuando las zonas de campo eléctrico elevado se desplazan del ánodo al cátodo y del cátodo al ánodo en un constante viaje rapidísimo entre ambas zonas, lo que determina la frecuencia en los impulsos.

Simbología de diodos

Diodo rectificador

Diodo rectificador

Diodo zener

Diodo zener

Diodo varicap

Diodo varicap

Diodo varicap

Diodo Gunn Impatt

Diodo supresor de tensión

Diodo supresor de tensión

Diodo túnel

Diodo túnel

Diodo rectificador túnel

Diodo Schottky

Diodo Pin

Diodo Pin

Fotodiodo

Diodo LED

Fotodiodo bidireccional NPN

Fotodiodo de dos segmentos cátodo común PNP

Diodo Cdad.

Precio Unitario

50

0,076 €

250

0,065 €

ZENER Cdad.

Precio Unitario

100

0,03 €

200

0,026 €

Diodo de alta tension Cdad. Precio Unitario 20

0,525 €

100

0,394 €

400

0,316 €

Diodo laser Cdad.

Precio Unitario

1

58,87 €

10

47,55 €

50

43,02 €

Cdad.

Precio Unitario

1

76,63 €

5

67,88 €

10

59,12 €

Los tiristores Los tiristores son una familia de dispositivos semiconductores de cuatro capas (pnpn), que se utilizan para controlar grandes cantidades de corriente mediante circuitos electrónicos de bajo consumo de potencia.La palabra tiristor, procedente del griego, significa puerta. El nombre es fiel reflejo de la función que efectúa este componente: una puerta que permite o impide el paso de la corriente a través de ella. Así como los transistores pueden operar en cualquier punto entre corte y

saturación, los tiristores en cambio sólo conmutan entre dos estados: corte y conducción.Dentro de la familia de los tiristores, trataremos en este tutorial los tipos más significativos: Diodo Shockley, SCR (Silicon Controlled Rectifier), GCS (Gate Controlled Switch), SCS (Silicon Controlled Switch), Diac y Triac. 1 EL DIODO SHOCKLEY El diodo Shockley es un tiristor con dos terminales: ánodo y cátodo. Está constituido por cuatro capas semiconductoras que forman una estructura pnpn. Actúa como un interruptor: está abierto hasta que la tensión directa aplicada alcanza un cierto valor, entonces se cierra y permite la conducción. La conducción continúa hasta que la corriente se reduce por debajo de un valor específico (IH).

Figura 1: Construcción básica y símbolo del diodo Shockley 1.2 EJEMPLO DE APLICACION: DETECTOR DE SOBRETENSION En esta aplicación, se ha seleccionado un diodo Shockley con una tensión de conducción de 10 V. Por tanto, si la tensión de la fuente es correcta, es decir, de 9 V, el diodo está abierto, no circula corriente por él y la lámpara estará apagada. Pero si la tensión de la fuente supera, por una falla en su funcionamiento una tensión de 10 V, el diodo entra en saturación y la lámpara se enciende. Permanecerá encendida (y el diodo cerrado) aunque la tensión vuelva a 9V, mostrando de esta manera que ha habido una falla. La única forma de apagar la lámpara sería desconectar la alimentación.

Figura 3: Detector de sobretensión 2 SCR (SILICON CONTROLLED RECTIFIER) El SCR es un dispositivo de cuatro capas muy similar al diodo Shockley, con la diferencia de poseer tres terminales: ánodo, cátodo y puerta (gate). Al igual que el diodo Shockley, presenta dos estados de operación: abierto y cerrado, como si se tratase de un interruptor.

Figura 4: Construcción básica y símbolo del SCR

Figura 7: Desconexión del SCR mediante conmutación forzada 2.3 APLICACIONES DEL SCR Una aplicación muy frecuente de los SCR es el control de potencia en alterna en reguladores (dimmer) de lámparas, calentadores eléctricos y motores eléctricos.

En la Figura 8 se muestra un circuito de control de fase de media onda y resistencia variable. Entre los terminales A y B se aplican 120 V (AC). RL representa la resistencia de la carga (por ejemplo un elemento calefactor o el filamento de una lámpara). R1 es una resistencia limitadora de la corriente y R2 es un potenciómetro que ajusta el nivel de disparo para el SCR. Mediante el ajuste del mismo, el SCR se puede disparar en cualquier punto del ciclo positivo de la onda en alterna entre 0 y 180º, como se aprecia en la Figura 8.

Figura 8: (a) Conducción durante 180º (b) Conducción durante 90º Cuando el SCR se dispara cerca del principio del ciclo (aproximadamente a 0º), como en la Figura 8 (a), conduce durante aproximadamente 180º y se transmite máxima potencia a la carga. Cuando se dispara cerca del pico positivo de la onda, como en la Figura 8 (b), el SCR conduce durante aproximadamente 90º y se transmite menos potencia a la carga. Mediante el ajuste de RX, el disparo puede retardarse, transmitiendo así una cantidad variable de potencia a la carga. Cuando la entrada en AC es negativa, el SCR se apaga y no conduce otra vez hasta el siguiente disparo durante el ciclo positivo. Es necesario repetir el disparo en cada ciclo como se ilustra en la Figura 9. El diodo se coloca para evitar que voltaje negativo en AC sea aplicado a la gate del SCR.

Figura 9: Disparos cíclicos para control de potencia 3 GCS (GATE CONTROLLED SWITCH) Este dispositivo es similar al SCR, con la diferencia de que el GCS puede interrumpir el paso de corriente con una señal en el terminal de gate. Igual que el SCR, no permitirá el paso de corriente hasta que un pulso positivo se reciba en el terminal de puerta. La diferencia se encuentra en que el GCS puede

pasar al estado de corte mediante un pulso negativo 10 ó 20 veces mayor que el pulso positivo aplicado para entrar en conducción.

Figura 10: Símbolo del GCS Los GCS están diseñados para cargas relativamente pequeñas y pueden soportar sólo unas pocas decenas de amperios. 4 SCS (SILICON CONTROLLED SWITCH) Es similar en cuanto a construcción al SCR. La diferencia está en que posee dos terminales de puerta, uno para entrar en conducción y otro para corte. El SCS se suele utilizar en rangos de potencia menores que el SCR.

Figura 11: Símbolo del SCS El SCS tiene aplicaciones muy similares a las de SCR. Este último tiene la ventaja de poder abrirse más rápido mediante pulsos en cada uno de los terminales de gate, pero el inconveniente que presenta respecto al SCR es que se encuentra más limitado en cuanto a valores de tensión y corriente. También se utiliza en aplicaciones digitales como contadores y circuitos temporizadores.

5 EL DIAC Es un tipo de tiristor que puede conducir en los dos sentidos. Es un dispositivo de dos terminales que funciona básicamente como dos diodos Shockley que conducen en sentidos opuestos.

Figura 12: Construcción básica y símbolo del diac La curva de funcionamiento refleja claramente el comportamiento del diac, que funciona como un diodo Shockley tanto en polarización directa como en inversa. Cualquiera que sea la polarización del dispositivo, para que cese la conducción hay que hacer disminuir la corriente por debajo de la corriente de mantenimiento IH. Las partes izquierda y derecha de la curva, a pesar de tener una forma análoga, no tienen por qué ser simétricas.

Figura 13: Característica V-I del diac

6 EL TRIAC Este dispositivo es simular al diac pero con un único terminal de puerta (gate). Se puede disparar mediante un pulso de corriente de gate y no requiere alcanzar el voltaje VBO como el diac.

Figura 14: Construcción básica y símbolo del TRIAC. En la curva característica se indica que para diferentes disparos, es decir, para distintas corrientes aplicadas en gate, el valor de VBO es distinto. En la parte de polarización positiva, la curva de más a la izquierda es la que presenta un valor de VBO más bajo, y es la que mayor corriente de gate precisa en el disparo. Para que este dispositivo deje de conducir, como en el resto de los casos, hay que hacer bajar la corriente por debajo del valor IH.

Figura 15: Característica V-I del triac Al igual que el SCR, se emplean para controlar la potencia suministrada a una carga. El triac puede dispararse de tal modo que la potencia en alterna sea suministrada a la carga durante un tiempo determinado de cada ciclo. La diferencia con el SCR es que se puede disparar tanto en la parte positiva que en la negativa del ciclo, de tal manera que la corriente en la carga puede circular en los dos sentidos.

RESUMEN Como resumen final del tema se reflejan en una tabla las características más importantes de los tiristores que se han presentado. TIRISTOR UNIDIRECCIONAL BIDIRECCIONAL

1 2 0 ON/OFF GATE GATE GATE

SHOCKLEY

X

X

SCR

X

X

GCS

X

X

SCS

X

X X

DIAC

X

TRIAC

X

X X

X

Simbología

Tristor SCR Silicon controlled rectifier

Tristor SCS Silicon controlled switch

Diac

Diac

Triac

Tristor Schottky PNPN de 4 capas

Diac Cdad.

Precio Unitario

25

0,13 €

125

0,112 €

Cdad.

Precio Unitario

20

0,358 €

100

0,188 €

Cdad.

Precio Unitario

20

0,416 €

100

0,359 €

Triac Cdad.

Precio Unitario

10

0,29 €

50

0,25 €

Cdad.

Precio Unitario

5

0,906 €

25

0,792 €

100

0,704 €

Cdad.

Precio Unitario

20

0,191 €

100

0,153 €

Circuitos Integrados Los circuitos integrados son unidades funcionales completas. Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la función para los que estén diseñados. Para ello serán necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad. Si los circuitos integrados no existieran las placas de circuito impreso para los aparatos serían muy grandes y además estarían llenos de componentes. Este tipo de dispositivos, por su diseño, son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscópica gran cantidad de componentes, sobre todo, semiconductores. No todos los componentes electrónicos se pueden integrar con la misma facilidad: Como antes se indicó los semiconductores, básicamente, los transistores y diodos, presentan menos problemas y menor costo en la integración. Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste. Por último las bobinas no se integran por la dificultad física que entrañan, así mismo ocurre con relés, cristales de cuarzo, displays, transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podrían soportar una vez integrados. El proceso de fabricación de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemático:

a) Diseño del circuito que se quiere integrar. b) Máscara integrada con los semiconductores necesarios según el diseño del circuito. c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips. Circuitos Integrados http://www.portaltecnicofp.com Autor: Alfonso Vicente Sacón d) Corte del microchip. e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes. f) Terminación del encapsulado. VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS Bajo coste. Debido a su integración, es más fácil almacenarlos por el espacio que ocupan. Tienen un consumo energético inferior al de los circuitos anteriores. Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamaño bastante más pequeño. Son más fiables. Reducida potencia de salida. Limitación en los voltajes de funcionamiento. Dificultad en la integración de determinados componentes (bobinas, resistencia y condensadores de valores considerables...).

TIPOS DE TECNOLOGÍA EN LA FABRICACIÓN DE CIRCUITOS INTEGRADOS Los diseñadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en la integración, esencialmente, con el uso de transistores. Esto determina las tecnologías de integración que, actualmente, existen y se deben a dos tipos de transistores que toleran dicha integración: los bipolares y los CMOS y sus variantes. ESCALAS DE INTEGRACION Las escalas de integración hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados, dichas escalas están normalizadas por los fabricantes.

CLASIFICACIÓN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS POR SU APLICACIÓN Circuitos de aplicación especifica: circuitos diseñados para una función concreta (tarjeta de sonido, de video, amplificadores, temporizadores, reguladores..) Circuitos de propósito general: aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores, familia 74XX y 40XX). Circuitos programables: presentan características intermedias a los anteriores (Dispositivos Lógicos Programables (PLD), Arrays de Puertas Programables (FPGA). ENCAPSULADOS

ENCAPSULADO DIP o DIL.- Este es el encapsulado más empleado en montaje por taladro pasante en placa. Este puede ser cerámico (marrón) o de plástico (negro). Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen, en los circuitos integrados es de vital importancia este dato, así en este tipo el estándar se establece en 0,1 pulgadas (2,54mm). Se suelen fabricar a partir de 4, 6, 8, 14, 16, 22, 24, 28, 32, 40, 48, 64 patillas, estos son los que más se utilizan. Otra norma que también suele cumplirse se refiere a la identificación de la numeración de las patillas o pines: la patilla número uno se encuentra en un extremo señalada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeración en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj), mirando al integrada desde arriba. Por regla general, en todos los encapsulados aparece la denominación del integrado, así como, los códigos particulares de cada fabricante. ENCAPSULADO FLAT-PACK.- se diseñan para ser soldados en máquinas automáticas o semiautomáticas, ya que por la disposición de sus patillas se pueden soldar por puntos. El material con el que se fabrican es cerámico. La numeración de sus patillas es exactamente igual al anterior. Sus terminales tienen forma de ala de gaviota. La distancia entre patillas es de 1,27mm, la mitad que en los DIP. ENCAPSULADO SOIC.- Circuito integrado de pequeño contorno. Son los más populares en los circuitos de lógica combinacional, tanto en TTL como en CMOS. También la terminación Circuitos Integrados http://www.portaltecnicofp.com Autor: Alfonso Vicente Sacón de las patillas es en forma de ala de gaviota. Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso, en un área denominada footprint. La distancia entre patillas es de 1,27mm (0,05"). La numeración de los pines es exactamente igual a los casos anteriores. ENCAPSULADO PLCC.- Se emplea en técnicas de montaje superficial pero, generalmente, montados en zócalos, esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difícil de verificar con garantías. Esto permite su uso en técnicas de montaje convencional. Se fabrican en material plástico. En este caso la numeración de sus patillas varía respecto de los anteriores. El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado, que coincide con el lado de la cápsula que acaba en chaflán, y siguiendo en sentido antihorario. La distancia entre terminales es de 1,27mm. ENCAPSULADO LCC.- Al igual que el anterior se monta en zócalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante. Se fabrica en material cerámico y la distancia entre terminales es cerámico. Los encapsulados que aparecen en este tema son los más importantes y los más utilizados. Como es lógico esta es una pequeña selección de la infinidad de tipos de cápsulas que existen. Si pulsas en el siguiente botón verás una clasificación de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma física y disposición de patillaje, así como, al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD).

MONTAJE CONVENCIONAL:

El rele Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes: un circuito electromagnético (electroimán) y un circuito de contactos, al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar. En la siguiente figura se puede ver su simbología así como su constitución (rele de armadura).

Símbolo del relé Símbolo del relé de Partes de un relé de armaduras de un circuito dos circuitos

Su funcionamiento se basa en el fenómeno electromagnético. Cuando la corriente atraviesa la bobina, produce un campo magnético que magnetiza un núcleo de hierro dulce (ferrita). Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse. Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse. Los símbolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos, pero existen relés con un mayor número de ellos. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS Parte electromagnética Corriente de excitación.- Intensidad, que circula por la bobina, necesaria para activar el relé.  Tensión nominal.- Tensión de trabajo para la cual el relé se activa.  Tensión de trabajo.- Margen entre la tensión mínima y máxima, garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo.  Consumo nominal de la bobina.- Potencia que consume la bobina cuando el relé está excitado con la tensión nominal a 20ºC. 

Contactos ó Parte mecánica Tensión de conexión.- Tensión entre contactos antes de cerrar o después de abrir.  Intensidad de conexión.- Intensidad máxima que un relé puede conectar o desconectarlo.  Intensidad máxima de trabajo.- Intensidad máxima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado. 

Los materiales con los que se fabrican los contactos son: plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre, níquel u óxido de cadmio. El uso del material que se elija en su fabricación dependerá de su aplicación y vida útil necesaria de los mismos. RELES MAS UTILIZADOS DE ARMADURA El electroimán hace vascular la armadura al ser excitada, cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado. DE NÚCLEO MÓVIL Tienen un émbolo en lugar de la armadura. Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos. Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades.

Relé de armaduras

Relé de armaduras

Relé Reed

Relé en encapsulado tipo DIP

Relé en encapsulado tipo DIP

Aplicación de los reles como módulos de interface

Las aplicaciones de este tipo de componentes son múltiples: en electricidad, en automatismos eléctricos, control de motores industriales; en electrónica: sirven básicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho, se utilizan como interfaces para PC, en interruptores crepusculares, en alarmas, en amplificadores...

INDICE

Resistencias……………………………………………………………………………1 Condensadores…………………………………………………………………….……10 Inductancias……………………………………………………………………….……14 Transformador……………………………………………………………………….…17 Transistores…………………………………………………………………………..…22 Diondos…………………………………………………………………………………29 Tiristores………………………………………………………………………….… …34 Ciruitos integrados……………………………………………………………………...42 Relee……………………………………………………………………………………46