Componentes de electrónica:
- TRANSISTORES
El Transistor: Una maravilla moderna
Prólogo:
Imaginaos el mundo si no existiera el más simple de los transistores........las radios tendrían todas como mínimo el tamaño de una tostadora, los teléfonos móviles tendrían el tamaño de una lavadora y el ordenador más rápido que existe en la actualidad tendría el tamaño de ¡¡¡¡LA ISLA DE IBIZA!!!!
Los transistores fueron desarrollados como una alternativa a las válvulas de vacío. Los dos usos mayoritarios de los transistores (o ya puestos, también de las válvulas) son: amplificar señales o como interruptor electrónico de señales. Debido a su pequeño tamaño tiene otra ventaja: necesita bastante menos energía que una válvula para realizar el mismo trabajo.
Con un poco de creatividad e imaginación, se puede usar un transistor en un circuito para conmutar o amplificar tensiones. Este divertido trabajo con circuitos puede llevarte muchas veces a confusiones si estás trabajando con circuitos que llevan transistores. Los transistores son unos pequeños bichos muy complejos, así que sólo voy a tratar los tipos más comunes que nos vamos a encontrar cuando empezamos a trabajar con ellos en este mundillo del DIY, qué aspecto tienen y otras cosas que son básicas y que hay que saber.
Las características de los transistores
Las resistencias, condensadores e incluso los diodos suelen tener unas características bastante simples, peeeeeeeeeero amigo, el transistor tenía que ser más difícil. Estos cachivaches se pueden clasificar por un número de criterios tan amplio que necesitaría un subforo entero para explicarlos todos y ése no es el objetivo de este manual de componentes.......así que simplemente vamos a hablar de las características más importantes que hay que conocer que son:
a) Tensión colector-base.
b) Tensión colector-emisor.
c) Intensidad máxima de colector.
d) Disipación máxima que soporta el componente.
e) Frecuencia máxima de operación del componente.
f) Ganancia del componente (en la hoja de características se denomina como hfe).
Ninguna de esas características está escrita en el transistor -sería demasiado fácil- así que para conocer esas características hay que consultar la llamada hoja de características del fabricante del transistor indicado. Como normalmente trabajamos con proyectos que ya nos dicen el transistor que tenemos que usar no necesitamos investigar sus características, pero siempre nos viene bien saber que existen......
¡¡¡No soy sólo un número, soy un transistor con nombre y apellido!!!
Tirando por lo bajo........actualmente tenemos a nuestra disposición varios miles de transistores distintos producidos por más de dos docenas de fabricantes distintos. ¿Cómo identificarlos?
Cada transistor tiene una denominación, nombre o código único, como por ejemplo el 2N3055 o el BC547, que identifica cada transistor. Si estás haciendo un circuito que has visto en internet o en un libro (aún existen, jejejejee) bastará con que compres el que se indica en el esquema. En caso de no encontrarlo en la tienda tendrás que buscar en libros de equivalencias o por internet un transistor sustituto equivalente. Hay que tener mucho cuidado a la hora de usar un sustituto ya que aún teniendo las mismas características que el transistor sustituido el patillaje del equivalente puede ser distinto, siempre es aconsejable echarle un vistazo a la hoja de características del transistor para conocer el patillaje.
Todos los semiconductores tienen serigrafiados números y letras que especifican y describen de qué tipo de dispositivo se trata. Existen varias nomenclaturas o códigos que pretenden darnos esta preciada información. De todas destacan tres: PROELECTRON (Europea) que consta de dos letras y tres cifras para los componentes utilizados en radio, televisión y audio o de tres letras y dos números para dispositivos industriales. La primera letra precisa el material del que está hecho el dispositivo y la segunda letra el tipo de componente. El resto del código, números generalmente, indica la aplicación general a la que se aplica. A continuación os pongo la nomenclatura
La primera letra indica el material semiconductor utilizado en la construcción del dispositivo
A - Germanio
B - Silicio
C - Arseniuro de Galio
D - Antimoniuro de Indio
R - Material de otro tipo
La segunda letra indica la construcción y utilización principal del dispositivo
A - Diodo de señal (diodo detector, de conmutación a alta velocidad, mezclador).
B - Diodo de capacidad variable (varicap).
C - Transistor, para aplicación en baja frecuencia.
D - Transistor de potencia, para aplicación en baja frecuencia
E - Diodo túnel.
F - Transistor para aplicación en alta frecuencia.
L - Transistor de potencia, para aplicación en alta frecuencia
P - Dispositivo sensible a las radiaciones.
R - Dispositivo de conmutación o de control, gobernado eléctricamente y teniendo un efecto de ruptura (tiristor).
S - Transistor de aplicación en conmutación.
T - Dispositivo de potencia para conmutación o control, gobernado eléctricamente y teniendo un efecto de ruptura (tiristor).
U - Transistor de potencia para aplicación en conmutación
X - Diodo multiplicador (varactor).
Y - Diodo de potencia (rectificador, recuperador).
Z - Diodo Zener o de regulación de tensión.
La serie numérica consta:
a) De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados principalmente en aparatos de aplicación doméstica (radio, TV, registradores, amplificadores).
b) Una letra (X, Y, Z), seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispositivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y profesionales.
En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Electronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic Industries Association), que consta de un número, una letra y un número de serie (este último sin significado técnico). El significado de los números y letras es el siguiente:
1N - Diodo o rectificador
2N - Transistor o tiristor
Los fabricantes japoneses utilizan el código regulado por la JIS (Japanese Industrial Standards), que consta de un número, dos letras y número de serie (este último sin ningún significado técnico). El número y letras tienen el siguiente significado:
Número:
0 - Fototransistor
1 - Diodo, rectificador o varicap
2 - Transistor, tiristor
3 - Semiconductor con dos puertas.
Primera letra:
S - Semiconductor
Segunda letra:
A - Transistor PNP de A.F.
B - Transistor PNP de B.F.
C - Transistor NPN de A.F.
D - Transistor NPN de B.F.
F - Tiristor de puerta P
G - Tiristor de puerta N
J - FET de canal P
K - FET de canal N
Pastillas, cápsulas y otras especies.......
El material semiconductor que contiene un transistor es del tamaño de un grano de arena o menor (así a ojo, jejejeej). Sería complicado soldar cables en algo tan pequeño, por lo que los fabricantes lo alojan en un encapsulado plástico o metálico. Actualmente podemos encontrar -literalmente- varias docenas de tamaños y tipos de encapsulado para transistores.
- DIODO
Un diodo (del griego "dos caminos") es un dispositivo semiconductor que permite el paso de la corriente eléctrica en una única dirección con características similares a un interruptor. 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 corto circuito con muy pequeña resistencia eléctrica.
Su funcionamiento es:
Cuando se conecta un diodo como en la figura, pasa la corriente. Decimos que está polarizado de una forma directa. Si el diodo es de silicio, se observa una caída de tensión de 0,7 voltios, que es la tensión que se necesita para el proceso de la combinación entre huecos y electrones en la zona de unión de los semiconductores.
Si se invierte la polaridad de la pila, no pasa corriente por el circuito
Tipos de diodo:
-Diodos Rectificadores:
Los diodos rectificadores son los que en principio conocemos, estos facilitan el paso de la corriente continua en un sólo sentido (polarización directa), en otras palabras, si hacemos circular corriente alterna a través de un diodo rectificador esta solo lo hará en la mitad de los semiciclos, aquellos que polaricen directamente el diodo, por lo que a la salida del mismo obtenemos una señal de tipo pulsatoria pero contínua. Se conoce por señal o tensión contínua aquella que no varia su polaridad
-Diodos zener
Cuando se estudian los diodos se recalca sobre la diferencia que existe en la gráfica con respecto a la corriente directa e inversa.
Si polarizamos inversamente un diodo estándar y aumentamos la tensión llega un momento en que se origina un fuerte paso de corriente que lleva al diodo a su destrucción. Este punto se da por la tensión de ruptura del diodo .
Se puede conseguir controlar este fenómeno y aprovecharlo, de tal manera que no se origine la destrucción del diodo. Lo que tenemos que hacer el que este fenómeno se dé dentro de márgenes que se puedan controlar. El diodo zener es capaz de trabajar en la región en la que se da el efecto del mismo nombre cuando las condiciones de polarización así lo determinen y volver a comportarse como un diodo estándar toda vez que la polarización retorne a su zona de trabajo normal.
En resumen, el diodo zener se comporta como un diodo normal, a no ser que alcance la tensión zener para la que ha sido fabricado, momento en que dejará pasar a través de él una cantidad determinada de corriente. Este efecto se produce en todo tipo de circuitos reguladores, limitadores y recortadores de tensión.
-Diodos led
Este tipo de diodos es muy popular, sino, veamos cualquier equipo electrónico y veremos por lo menos 1 ó mas. Podemos encontrarlos en direfentes formas, tamaños y colores diferentes.
La forma de operar de un led se basa en la recombinación de portadores mayoritarios en la capa de barrera cuando se polariza una unión Pn en sentido directo.
En cada recombinación de un electrón con un hueco se libera cierta energía. Esta energía, en el caso de determinados semiconductores, se irradia en forma de luz, en otros se hace de forma térmica.
Dichas radiaciones son básicamente monocromáticas (sin color).
Por un método de "dopado" del material semiconductor se puede afectar la energía de radiación del diodo. El nombre de LED se debe a su abreviatura en ingles ( Light Emmiting Diode ) .
Además de los diodos led existen otros diodos con diferente emisión, como la infrarroja, y que responden a la denominación IRED (Diodo emisor de infra-rojos).
En cada recombinación de un electrón con un hueco se libera cierta energía. Esta energía, en el caso de determinados semiconductores, se irradia en forma de luz, en otros se hace de forma térmica.
Dichas radiaciones son básicamente monocromáticas (sin color).
Por un método de "dopado" del material semiconductor se puede afectar la energía de radiación del diodo. El nombre de LED se debe a su abreviatura en ingles ( Light Emmiting Diode ) .
Además de los diodos led existen otros diodos con diferente emisión, como la infrarroja, y que responden a la denominación IRED (Diodo emisor de infra-rojos).
-Tipos De Polarizacion Del Diodo
Directa: Es un proceso de la corriente que circula por el diodo sigue la ruta de la flecha (la del diodo), o sea del ánodo al cátodo. En este caso la corriente atraviesa el diodo con mucha facilidad comportándose prácticamente como un corto circuito.
Inversa: En este caso la corriente en el diodo desea circular en sentido opuesto a la flecha (la flecha del diodo), o se del cátodo al ánodo. En este caso la corriente no atraviesa el diodo, y se comporta prácticamente como un circuito abierto
-El diodo como rectificador
Rectificador de media onda: es un circuito empleado para eliminar la parte negativa o positiva de una señal de corriente alterna de entrada (Vi) convirtiéndola en corriente directa de salida (Vo).
Rectificador de onda completa: es un circuito empleado para convertir una señal de corriente alterna de entrada (Vi) en corriente directa de salida (Vo) pulsante. A diferencia del rectificador de media onda, en este caso, la parte negativa de la señal se convierte en positiva o bien la parte positiva de la señal se convertirá en negativa, según se necesite una señal positiva o negativa de corriente continua
-CONDENSADORES
-CONDENSADORES
Un condensador es un dispositivo almacenador de carga. Básicamente consta de dos conductores enfrentados, separados por un dieléctrico.
El dieléctrico impide que circule corriente de placa a placa, pero ambas están lo suficientemente cercanas como para que las distribuciones de carga generadas en una placa afecten a la otra. En el siguiente subapartado se va a explicar el principio de operación de este componente, para pasar posteriormente al análisis matemático que permitirá deducir la ecuación de comportamiento.
-RESISTENCIAS
Componente más basico. Su función es reducir el flujo de corriente para que sea aceptada por todos los componentes. Se mide en omhnios.
