invs.elec.

Campus:
Tlalpan-Coyoacan
Licenciatura:
Ing. En Sistemas Computacionales
Asesor:
Germán Ramírez Lobaco
Proyecto:
Componentes Electrónicos
Equipo:
Hernández López Angélica Yazmín
Vélez Meza Hugo Alberto
Ramírez León Luis Miguel
Sánchez Correa Juan Luis
13 de septiembre de 2016
Objetivo
Introducción
Se denomina componente electrónico a aquel dispositivo que forma parte de un circuito electrónico. Se suele
encapsular, generalmente en un material cerámico, metálico o plástico, y terminar en dos o más terminales o
patillas metálicas. Se diseñan para ser conectados entre ellos, normalmente mediante soldadura, a un circuito
impreso, para formar el mencionado circuito.
Hay que diferenciar entre componentes y elementos. Los componentes son dispositivos físicos, mientras que
los elementos son modelos o abstracciones idealizadas que constituyen la base para el estudio teórico de los
mencionados componentes. Así, los componentes aparecen en un listado de dispositivos que forman un
circuito, mientras que los elementos aparecen en los desarrollos matemáticos de la teoría de circuitos.
Contenido
Corriente Directa. .................................................................................................... 4
Fuentes de corriente Alterna ............................................................................ 4
Resistores de un circuito de CA ....................................................................... 4
APLICACIONES ............................................................................................... 5
Tubos de Vacio. ...................................................................................................... 6
Concepto .......................................................................................................... 6
Características ................................................................................................. 6
Tipologías......................................................................................................... 6
Flujo directo...................................................................................................... 6
Ventajas y desventajas. ................................................................................... 6
Transistores............................................................................................................. 7
Tipos de transistor ............................................................................................ 7
Transistores y electrónica de potencia ............................................................. 8
El transistor bipolar como amplificador............................................................. 8
Circuitos Integrados .............................................................................................. 11
Tipos .............................................................................................................. 11
Clasificación ................................................................................................... 11
Limitaciones de los circuitos integrados ......................................................... 12
Resistencia. ........................................................................................................... 13
Comportamientos ideales y reales ................................................................. 14
Comportamiento en corriente continua .......................................................... 14
Comportamiento en corriente alterna ............................................................. 14
Asociación de resistencias ............................................................................. 16
Resistencia equivalente ................................................................................. 16
Asociación en serie ........................................................................................ 16
Asociación en paralelo ................................................................................... 17
Aplicando la ley de Ohm: ............................................................................... 17
Asociación mixta ............................................................................................ 18
Asociaciones estrella y triángulo .................................................................... 19
Asociación puente .......................................................................................... 20
Resistencia de un conductor .......................................................................... 20
Condensadores ..................................................................................................... 21
Condensador eléctrico ................................................................................... 21
Funcionamiento .............................................................................................. 22
Comportamientos ideal y real ......................................................................... 23
Comportamiento en corriente continua .......................................................... 23
Comportamiento en corriente alterna ............................................................. 23
Asociaciones de condensadores ....................................................................... 25
Carga y descarga ........................................................................................... 26
Usos ............................................................................................................... 26
Condensadores variables............................................................................... 26
Tipos de dieléctrico utilizados en condensadores .......................................... 27
Las bobinas ........................................................................................................... 28
CARACTERíSTICAS...................................................................................... 28
TIPOS DE BOBINAS...................................................................................... 29
Diodo ..................................................................................................................... 32
Diodos termoiónicos y de estado gaseoso ..................................................... 33
Diodo semiconductor...................................................................................... 34
Polarización directa de un diodo .................................................................... 35
Polarización directa del diodo pn. .................................................................. 35
Polarización inversa de un diodo ................................................................... 36
Polarización inversa del diodo pn. .................................................................. 36
Triodo .................................................................................................................... 41
Principio de funcionamiento ........................................................................... 42
Conclusiones ......................................................................................................... 43
Bibliografia............................................................................................................. 43
Corriente Directa.
La corriente directa (CD) o corriente continua (CC) es aquella cuyas cargas eléctricas o electrones fluyen
siempre en el mismo sentido en un circuito eléctrico cerrado, moviéndose del polo negativo hacia el polo
positivo de una fuente de fuerza electromotriz (FEM), tal como ocurre en las baterías, las dinamos o en
cualquier otra fuente generadora de ese tipo de corriente eléctrica.
Fuentes suministradoras de corriente directa o continua. A la izquierda, una batería de las comúnmente
utilizada en los coches y todo tipo de vehículo motorizado. A la derecha, pilas de amplio uso, lo mismo en
linternas que en aparatos y dispositivos eléctricos y electrónicos.
Es importante conocer que ni las baterías, ni los generadores, ni ningún otro dispositivo similar crea cargas
eléctricas pues, de hecho, todos los elementos conocidos en la naturaleza las contienen, pero para establecer
el flujo en forma de corriente eléctrica es necesario ponerlas en movimiento.
El movimiento de las cargas eléctricas se asemeja al de las moléculas de un líquido, cuando al ser
impulsadas por una bomba circulan a través de la tubería de un circuito hidráulico cerrado.
Fuentes de corriente Alterna
Un circuito de CA se compone de elementos de circuito de un generador que brinda la corriente alterna. El
principio básico del generador de CA es una consecuencia directa de la ley de inducción de Faraday. Cuando
una bobina se hace girar en un campo magnético a frecuencia angular constante w, un voltaje sinusoidal
(FEM) se induce en la bobina, este voltaje instantáneo es: v= Vmax. Sen wt
Donde Vmax es el voltaje de salida máximo del generador de CA, o la amplitud de voltaje, la frecuencia
angular esta dada por w=2¶=2¶/T, donde es la frecuencia de la fuente y T es el periodo. Las plantas de
generación eléctrica comerciales en estados unidos usan una frecuencia de 60 Hz lo que corresponde a una
frecuencia angula de 377 rad/s.
Considere un generador de CA conectado a un circuito en serie que contiene elementos R, L, C. Si se da la
amplitud de voltaje y la frecuencia del generado, junto con los valores de R, L y C, encuentre la amplitud y
constante de fase de la corriente. Con el propósito de simplificar nuestro análisis de circuitos que contiene dos
o más de elementos, empleamos construcciones gráficas conocidas como diagramas de fasores. La longitud
del fasor representa la amplitud (Valor máximo) de la cantidad en tanto que la proyección del fasor sobre el
eje vertical representa el valor instantáneo de esa cantidad.
Resistores de un circuito de CA
Considere un circuito de CA simple compuesto por un resistor y un generador de C, en cualquier instante la
suma algebraica del potencial que aumente o disminuye alrededor de un lazo cerrado en un circuito debe ser
0, por lo tanto, V-Vr es igual a cero, o V = Vr= Vmax.sen Wt donde Vr es la caída de voltaje instantánea a
través del resisto, por consiguiente, la corriente instantánea en el resistor es Ir V/R = Vmax /R. sen Wt =
Imax.Sen Wt donde Imax es la corrinete masxima: Imax = Vmax/R, de acuerdo con esto vemos que la caída
de voltaje instantánea a traves del resistor es Vr=imax.r. Sen Wt.
Debido a que Ir y Vr varían ambas como Sen Wt y alcanzan sus valores máximos al mismo tiempo, como se
muestra en la figura se dice que están en fase. Las longitudes de las flechas corresponden a Vmax y Imax.
Las proyecciones de la flecha sobre el eje vertical dar Ir y Vr. En el caso de un circuito resistivo de un solo
lazo, los fasores de corriente y voltaje se encuentran a lo largo de una misma línea como en la figura, debido a
que Ir y Vr están en fase.
Advierta que el valor de la Corriente sobre un ciclo es cero, es decir la corriente se mantiene en la dirección
positiva durante el mismo tiempo y en la misma magnitud que se mantiene en la dirección negativa. Sin
embargo la dirección de la corriente no tiene efecto en el comportamiento del resistor , esto puede entenderse
reconociendo que los choques entre los electrones y los átomos fijos del resistor, originan un aumento en la
temperatura del resistor. A pesar de que este aumento de la temperatura en el resistor depende de la
corriente pero a su vez es independiente de ella.
Este análisis se establece sobre bases cuantitativas recordando que la taza en la cual la corriente se convierte
en calor en un resistor es la potencia P=I²R, donde I es la corriente instantánea en el resistor, puesto que el
efecto de calentamiento de una corriente es proporcional al cuadrado de ella no existe diferencia si la corriente
es directa o altera, si el signo es positivo o negativo. No obstante el calentamiento producido por una corriente
alterna es proporcional a la corriente de pico de ella misma, por el contrario de una corriente continua ya que
en esta el valor de corriente de pico no existe por ser una línea recta constante. Lo que es importante e un
circuito de CA es un valor promedio de corriente referido como la corriente rms lo cual se refiere a la raíz
cuadrada del valor promedio del cuadrado de la corriente. Ya que I² varia como sen²
t, de acuerdo con la expresión Ir Imax sen wt
I² =I²max sen²wt
Se calcula hallando el valor promedio de sen²wt.
Como la gráfica del sen²wt contra tiempo y la de cos²wt son similares excepto los puntos sobre el eje del
tiempo (están corridos). El promedio en el tiempo de sen²wt es igual al promedio en el tiempo de cos²wt (en
ciclos completos).
(sen²wt) pro = (cos²wt)pro con la identidad trigonométrica sen²
=1 tenemos entonces:
+cos²
(sen²wt)pro + (cos²wt)pro = 2(sen²wt)pro =1
despejando (sen²wt)pro=½, ahora remplazándolo en la ecuación I²=I²max.sen²wt tenemos que I²=I²max./2
ahora:
luego
El procedimiento para hallar el voltaje es totalmente análogo al anterior
APLICACIONES
v= 200 sen wt.Esta fuente está
conectada a una resistencia de 100. Encuéntrese la corriente rms en el circuito.
v.Esta fuente se conecta a una resistencia de 24
, la corriente y el voltaje en la resistencia se miden con un amperímetro y
un voltímetro de AC ideales. ¿Cuál es la lectura en cada medidor?
Tubos de Vacio.
Un Panel solar de tubos de vacío es un tipo de colector solar formado por colectores lineales alojados en
tubos de vidrio al vacío. El panel tiene estructura de peine, con un mástil que conduce el fluido calo portador, y
una serie de tubos a modo de púas donde se produce la captación de la radiación solar
Concepto
La diferencia entre colectores planos y de tubos de vacío consiste fundamentalmente el aislamiento: en los
colectores planos existen pérdidas por convección, mientras que en los tubos, al estar aislados al vacío, estas
pérdidas se reducen a valores en torno a un 5%, 1 que suponen hasta un 35% menos con respecto a los
paneles planos,2 lo que permite incrementar el rendimiento de forma notable, anunciándose incluso aumentos
del 50% frente a los colectores planos2 (si bien es necesario aclarar esta diferencia de rendimientos sólo se
produce bajo condiciones de frío extremo y mucho viento, siendo su rendimiento similar en condiciones menos
exigentes).
Características
Los paneles de tubos suelen incorporar una placa inferior reflectante por debajo del plano de los tubos, de
manera que puedan aprovechar su forma cilíndrica para absorber la energía reflejada en la placa. En general,
los tubos son más eficientes en días fríos, ventosos o nubosos, 3 donde la concentración y el aislamiento de la
superficie captadora presenta ventajas sobre la mayor superficie captadora de los paneles planos.
Los tubos de vacío están compuestos por un doble tubo de vidrio, entre cuyas paredes se hace un vacío muy
elevado (en torno a 0,005 pa),4 y el vidrio interior suele llevar un tratamiento a base de metal pulverizado para
aumentar la absorción de radiación. Las dimensiones de los tubos son similares a las de un tubo fluorescente;
en torno a los 60mm de diámetro y 180cm de largo4
Tipologías
Actualmente existen dos esquemas generales de tubos de vacío: los colectores de flujo directo, y los de flujo
indirecto.
Flujo directo
El tubo de vacío de flujo directo fue el primero en desarrollarse, y su funcionamiento es idéntico al de los
colectores solares planos, en donde el fluido caloportador circula por el tubo expuesto al sol, calentándose a lo
largo del recorrido. Es el sistema más eficiente de captación solar.
Ventajas y desventajas.
Los tubos de vacío, en comparación con los colectores planos, suponen un avance en la captación de calor en
condiciones desfavorables (precisamente cuando más se necesita el calor). Sin embargo, el elevado precio de
esta tecnología sólo la hace recomendable en lugares con climas muy extremos, o cuando el sistema no
disponga de un apoyo de energía convencional.
Desde otro punto de vista, una ventaja añadida de los tubos es su mayor versatilidad de colocación, tanto
desde el punto de vista práctico como estético, pues al ser cilíndricos, toleran variaciones de hasta 25º sobre
la inclinación idónea sin pérdida de rendimiento, lo que permite adaptarlos a la gran mayoría de las
edificaciones existentes. A esto hay que añadir la menor superficie necesaria que precisan los tubos. 5
En resumen, y aunque la combinatoria y los factores a tener en cuenta son muchos, se puede generalizar que
los tubos de flujo directo son adecuados para los climas más fríos, con veranos suaves, mientras que los
tubos de flujo indirecto se adaptan mejor a climas extremos, con inviernos muy fríos y veranos calurosos. Por
último, para climas más benignos, la solución más adecuada sigue siendo la de los colectores planos, pues
son mucho más económicos.
Transistores.
El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor que cumple funciones de amplificador, oscilador,
conmutador o rectificador. Actualmente se encuentran prácticamente en todos los aparatos electrónicos de
uso diario: radios, televisores, reproductores de audio y video, relojes de cuarzo, computadoras, lámparas
fluorescentes, tomógrafos, teléfonos celulares, etc.
Tipos de transistor
Transistor de contacto puntual
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». Se basa en efectos de
superficie, poco conocidos en su día. Es difícil de fabricar (las puntas se ajustaban a mano), frágil (un golpe
podía desplazar las puntas) y ruidoso. Sin embargo convivió con el transistor de unión (W. Shockley, 1948)
debido a su mayor ancho de banda. En la actualidad ha desaparecido.
Transistor de unión bipolar
El transistor de unión bipolar, o BJT por sus siglas en inglés, se fabrica básicamente sobre un monocristal de
Germanio, Silicio o Arseniuro de galio, que tienen cualidades de semiconductores, estado intermedio entre
conductores como los metales y los aislantes como el diamante. Sobre el sustrato de cristal, se contaminan en
forma muy controlada tres zonas, dos de las cuales son del mismo tipo, NPN o PNP, quedando formadas dos
uniones NP.
La zona N con elementos donantes de electrones (cargas negativas) y la zona P de aceptadores o «huecos»
(cargas positivas). Normalmente se utilizan como elementos aceptadores P al Indio (In), Aluminio (Al) o Galio
(Ga) y donantes N al Arsénico (As) o Fósforo (P).
La configuración de uniones PN, dan como resultado transistores PNP o NPN, donde la letra intermedia
siempre corresponde a la característica de la base, y las otras dos al emisor y al colector que, si bien son del
mismo tipo y de signo contrario a la base, tienen diferente contaminación entre ellas (por lo general, el emisor
está mucho más contaminado que el colector).
El mecanismo que representa el comportamiento semiconductor dependerá de dichas contaminaciones, de la
geometría asociada y del tipo de tecnología de contaminación (difusión gaseosa, epitaxial, etc.) y del
comportamiento cuántico de la unión.
Transistor de unión unipolar o de efecto de campo
El transistor de unión unipolar, también llamado de efecto de campo de unión (JFET), 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. A uno de estos contactos le llamaremos surtidor y al otro
drenador. Aplicando tensión positiva entre el drenador y el surtidor y conectando a puerta al surtidor,
estableceremos una corriente, a la que llamaremos corriente de drenador con polarización cero. Con un
potencial negativo de puerta al que llamamos tensión de estrangulamiento, cesa la conducción en el canal.
El transistor de efecto de campo, o FET por sus siglas en inglés, que controla la corriente en función de una
tensión; tienen alta impedancia de entrada.



Transistor de efecto de campo de unión, JFET, construido mediante una unión PN.
Transistor de efecto de campo de compuerta aislada, IGFET, en el que la compuerta se aísla del
canal mediante un dieléctrico.
Transistor de efecto de campo MOS, MOSFET, donde MOS significa Metal-Óxido-Semiconductor, en
este caso la compuerta es metálica y está separada del canal semiconductor por una capa de óxido.
Fototransistor
Los fototransistores 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).
Transistores y electrónica de potencia
Con el desarrollo tecnológico y evolución de la electrónica, la capacidad de los dispositivos semiconductores
para soportar cada vez mayores niveles de tensión y corriente ha permitido su uso en aplicaciones de
potencia. Es así como actualmente los transistores son empleados en conversores estáticos de potencia,
controles para motores y llaves de alta potencia (principalmente inversores), aunque su principal uso está
basado en la amplificación de corriente dentro de un circuito cerrado.
El transistor bipolar como amplificador
El comportamiento del transistor se puede ver como dos diodos (Modelo de Ebers-Moll), uno entre base y
emisor, polarizado en directo y otro diodo entre base y colector, polarizado en inverso. Esto quiere decir que
entre base y emisor tendremos una tensión igual a la tensión directa de un diodo, es decir 0,6 a 0,8 V para un
transistor de silicio y unos 0,4 para el germanio.
Lo interesante del dispositivo es que en el colector tendremos una corriente proporcional a la corriente de
base: IC = β IB, es decir, ganancia de corriente cuando β>1. Para transistores normales de señal, β varía entre
100 y 300.
Entonces, existen tres configuraciones para el amplificador:
Emisor común
La señal se aplica a la base del transistor y se extrae por el colector. El emisor se conecta a las masas tanto
de la señal de entrada como a la de salida. En esta configuración se tiene ganancia tanto de tensión como de
corriente y alta impedancia de entrada. En caso de tener resistencia de emisor, RE > 50 Ω, y para frecuencias
bajas, la ganancia en tensión se aproxima bastante bien por la siguiente expresión:
impedancia de salida, por RC
; y la
Como la base está conectada al emisor por un diodo en directo, entre ellos podemos suponer una tensión
constante, Vg. También supondremos que β es constante. Entonces tenemos que la tensión de emisor es:
Y la corriente de emisor:
La
corriente
de
.
emisor
es
igual
a
la
de
colector
más
la
de
base:
. Despejando
La
Como
tensión
β
de
salida,
>>
1,
que
se
es
puede
la
de
aproximar:
colector
se
calcula
y,
como:
entonces,
Que podemos escribir como
Vemos que la parte
es constante (no depende de la señal de entrada), y la parte
nos da la señal de salida. El signo negativo indica que la señal de salida está desfasada 180º
respecto a la de entrada.
Finalmente, la ganancia queda:
La
corriente
de
entrada,
,
que
aproximamos
por
.
Suponiendo que VB>>Vg, podemos escribir:
y la impedancia de entrada:
Para tener en cuenta la influencia de frecuencia se deben utilizar modelos de transistor más elaborados. Es
muy frecuente usar el modelo en pi.
Base común
La señal se aplica al emisor del transistor y se extrae por el colector. la base se conecta a las masas tanto de
la señal de entrada como a la de salida. En esta configuración se tiene ganancia sólo de tensión. La
impedancia de entrada es baja y la ganancia de corriente algo menor que uno, debido a que parte de la
corriente de emisor sale por la base. Si añadimos una resistencia de emisor, que puede ser la propia
impedancia de salida de la fuente de señal, un análisis similar al realizado en el caso de emisor común, nos
da la ganancia aproximada siguiente:
.
La base común se suele utilizar para adaptar fuentes de señal de baja impedancia de salida como, por
ejemplo, micrófonos dinámicos.
Colector común
La señal se aplica a la base del transistor y se extrae por el emisor. El colector se conecta a las masas tanto
de la señal de entrada como a la de salida. En esta configuración se tiene ganancia de corriente, pero no de
tensión que es ligeramente inferior a la unidad. La impedancia de entrada es alta, aproximadamente β+1
veces la impedancia de carga. Además, la impedancia de salida es baja, aproximadamente β veces menor
que la de la fuente de señal.
Circuitos Integrados
Un circuito integrado (CI), también conocido como chip o microchip, es una pastilla pequeña de material
semiconductor, de algunos milímetros cuadrados de área, sobre la que se fabrican circuitos electrónicos
generalmente mediante fotolitografía y que está protegida dentro de un encapsulado de plástico o cerámica.
El encapsulado posee conductores metálicos apropiados para hacer conexión entre la pastilla y un circuito
impreso.
Tipos
Existen al menos tres tipos de circuitos integrados:



Circuitos monolíticos: Están fabricados en un solo monocristal, habitualmente de silicio, pero también
existen en germanio, arseniuro de galio, silicio-germanio, etc.
Circuitos híbridos de capa fina: Son muy similares a los circuitos monolíticos, pero, además,
contienen componentes difíciles de fabricar con tecnología monolítica. Muchos conversores A/D y
conversores D/A se fabricaron en tecnología híbrida hasta que los progresos en la tecnología
permitieron fabricar resistores precisos.
Circuitos híbridos de capa gruesa: Se apartan bastante de los circuitos monolíticos. De hecho suelen
contener circuitos monolíticos sin cápsula, transistores, diodos, etc, sobre un sustrato dieléctrico,
interconectados con pistas conductoras. Los resistores se depositan por serigrafía y se ajustan
haciéndoles cortes con láser. Todo ello se encapsula, en cápsulas plásticas o metálicas,
dependiendo de la disipación de energía calórica requerida. En muchos casos, la cápsula no está
"moldeada", sino que simplemente se cubre el circuito con una resina epoxi para protegerlo. En el
mercado se encuentran circuitos híbridos para aplicaciones en módulos de radio frecuencia (RF),
fuentes de alimentación, circuitos de encendido para automóvil, etc.
Clasificación
Atendiendo al nivel de integración -número de componentes- los circuitos integrados se pueden clasificar en:




SSI (Small Scale Integration) pequeño nivel: de 10 a 100 transistores
MSI (Medium Scale Integration) medio: 101 a 1.000 transistores
LSI (Large Scale Integration) grande: 1.001 a 10.000 transistores
VLSI (Very Large Scale Integration) muy grande: 10.001 a 100.000 transistores


ULSI (Ultra Large Scale Integration) ultra grande: 100.001 a 1.000.000 transistores
GLSI (Giga Large Scale Integration) giga grande: más de un millón de transistores
En cuanto a las funciones integradas, los circuitos se clasifican en dos grandes grupos:
Circuitos integrados analógicos.
Pueden constar desde simples transistores encapsulados juntos, sin unión entre ellos, hasta circuitos
completos y funcionales, como amplificadores, osciladores o incluso receptores de radio completos.
Circuitos integrados digitales.
Pueden ser desde básicas puertas lógicas (AND, OR, NOT) hasta los más complicados
microprocesadores o microcontroladores.
Algunos son diseñados y fabricados para cumplir una función específica dentro de un sistema mayor y más
complejo.
En general, la fabricación de los CI es compleja ya que tienen una alta integración de componentes en un
espacio muy reducido, de forma que llegan a ser microscópicos. Sin embargo, permiten grandes
simplificaciones con respecto los antiguos circuitos, además de un montaje más eficaz y rápido.
Limitaciones de los circuitos integrados
Existen ciertos límites físicos y económicos al desarrollo de los circuitos integrados. Básicamente, son
barreras que se van alejando al mejorar la tecnología, pero no desaparecen. Las principales son:
Disipación de potencia
Los circuitos eléctricos disipan potencia. Cuando el número de componentes integrados en un volumen dado
crece, las exigencias en cuanto a disipación de esta potencia, también crecen, calentando el sustrato y
degradando el comportamiento del dispositivo. Además, en muchos casos es un sistema de realimentación
positiva, de modo que cuanto mayor sea la temperatura, más corriente conducen, fenómeno que se suele
llamar "embalamiento térmico" y, que si no se evita, llega a destruir el dispositivo. Los amplificadores de audio
y los reguladores de tensión son proclives a este fenómeno, por lo que suelen incorporar protecciones
térmicas.
Los circuitos de potencia, evidentemente, son los que más energía deben disipar. Para ello su cápsula
contiene partes metálicas, en contacto con la parte inferior del chip, que sirven de conducto térmico para
transferir el calor del chip al disipador o al ambiente. La reducción de resistividad térmica de este conducto,
así como de las nuevas cápsulas de compuestos de silicona, permiten mayores disipaciones con cápsulas
más pequeñas.
Los circuitos digitales resuelven el problema reduciendo la tensión de alimentación y utilizando tecnologías de
bajo consumo, como CMOS. Aun así en los circuitos con más densidad de integración y elevadas
velocidades, la disipación es uno de los mayores problemas, llegándose a utilizar experimentalmente ciertos
tipos de criostatos. Precisamente la alta resistividad térmica del arseniuro de galio es su talón de Aquiles para
realizar circuitos digitales con él.
Capacidades y autoinducciones parásitas
Este efecto se refiere principalmente a las conexiones eléctricas entre el chip, la cápsula y el circuito donde va
montada, limitando su frecuencia de funcionamiento. Con pastillas más pequeñas se reduce la capacidad y la
autoinducción de ellas. En los circuitos digitales excitadores de buses, generadores de reloj, etc, es importante
mantener la impedancia de las líneas y, todavía más, en los circuitos de radio y de microondas.
Límites en los componentes
Los componentes disponibles para integrar tienen ciertas limitaciones, que difieren de las de sus
contrapartidas discretas.



Resistores. Son indeseables por necesitar una gran cantidad de superficie. Por ello sólo se usan
valores reducidos y en tecnologías MOS se eliminan casi totalmente.
Condensadores. Sólo son posibles valores muy reducidos y a costa de mucha superficie. Como
ejemplo, en el amplificador operacional μA741, el condensador de estabilización viene a ocupar un
cuarto del chip.
Inductores. Se usan comúnmente en circuitos de radiofrecuencia, siendo híbridos muchas veces. En
general no se integran.
Densidad de integración
Durante el proceso de fabricación de los circuitos integrados se van acumulando los defectos, de modo que
cierto número de componentes del circuito final no funcionan correctamente. Cuando el chip integra un
número mayor de componentes, estos componentes defectuosos disminuyen la proporción de chips
funcionales. Es por ello que en circuitos de memorias, por ejemplo, donde existen millones de transistores, se
fabrican más de los necesarios, de manera que se puede variar la interconexión final para obtener la
organización especificada.
Resistencia.
La resistencia eléctrica de un objeto es una medida de su oposición al paso de corriente.
Descubierta por Georg Ohm en 1827, la resistencia eléctrica tiene un parecido conceptual a la fricción en la
física mecánica. La unidad de la resistencia en el Sistema Internacional de Unidades es el ohmio (Ω). Para su
medición en la práctica existen diversos métodos, entre los que se encuentra el uso de un ohmnímetro.
Además, su cantidad recíproca es la conductancia, medida en Siemens.
La resistencia de cualquier objeto depende únicamente de su geometría y de su resistividad, por geometría se
entiende a la longitud y el área del objeto mientras que la resistividad es un parámetro que depende del
material del objeto y de la temperatura a la cual se encuentra sometido. Esto significa que, dada una
temperatura y un material, la resistencia es un valor que se mantendrá constante. Además, de acuerdo con la
ley de Ohm la resistencia de un material puede definirse como la razón entre la caída de tensión y la corriente
en dicha resistencia, así:1
donde R es la resistencia en ohmios, V es la diferencia de potencial en voltios e I es la intensidad de corriente
en amperios.
Según sea la magnitud de esta medida, los materiales se pueden clasificar en conductores, aislantes y
semiconductor. Existen además ciertos materiales en los que, en determinadas condiciones de temperatura,
aparece un fenómeno denominado superconductividad, en el que el valor de la resistencia es prácticamente
nulo.
Comportamientos ideales y reales
Una resistencia ideal es un elemento pasivo que disipa energía en forma de calor según la ley de Joule.
También establece una relación de proporcionalidad entre la intensidad de corriente que la atraviesa y la
tensión medible entre sus extremos, relación conocida como ley de Ohm:
donde i(t) es la corriente eléctrica que atraviesa la resistencia de valor R y u(t) es la diferencia de potencial
que se origina. En general, una resistencia real podrá tener diferente comportamiento en función del tipo de
corriente que circule por ella.
Comportamiento en corriente continua
Una resistencia real en corriente continua (CC) se comporta prácticamente de la misma forma que si fuera
ideal, esto es, transformando la energía eléctrica en calor por efecto Joule. La ley de Ohm para corriente
continua establece que:
donde R es la resistencia en ohmios, V es la diferencia de potencial en voltios e I es la intensidad de corriente
en amperios.
Comportamiento en corriente alterna
Como se ha comentado anteriormente, una resistencia real muestra un comportamiento diferente del que se
observaría en una resistencia ideal si la intensidad que la atraviesa no es continua. En el caso de que la señal
aplicada sea senoidal, corriente alterna (CA), a bajas frecuencias se observa que una resistencia real se
comportará de forma muy similar a como lo haría en CC, siendo despreciables las diferencias. En altas
frecuencias el comportamiento es diferente, aumentando en la medida en la que aumenta la frecuencia
aplicada, lo que se explica fundamentalmente por los efectos inductivos que producen los materiales que
conforman la resistencia real.
Por ejemplo, en una resistencia de carbón los efectos inductivos solo provienen de los propios terminales de
conexión del dispositivo mientras que en una resistencia de tipo bobinado estos efectos se incrementan por el
devanado de hilo resistivo alrededor del soporte cerámico, además de aparecer una cierta componente
capacitiva si la frecuencia es especialmente elevada. En estos casos, para analizar los circuitos, la resistencia
real se sustituye por una asociación serie formada por una resistencia ideal y por una bobina también ideal,
aunque a veces también se les puede añadir un pequeño condensador ideal en paralelo con dicha asociación
serie. En los conductores, además, aparecen otros efectos entre los que cabe destacar el efecto películar.
Consideremos una resistencia R, como la de la figura 2, a la que se aplica una tensión alterna de valor:
De acuerdo con la ley de Ohm circulará una corriente alterna de valor:
donde
. Se obtiene así, para la corriente, una función senoidal que está en fase con la tensión
aplicada (figura 3).
Si se representa el valor eficaz de la corriente obtenida en forma polar:
Y operando matemáticamente:
De donde se deduce que en los circuitos de CA la resistencia puede considerarse como una magnitud
compleja con parte real y sin parte imaginaria o, lo que es lo mismo con argumento nulo, cuya representación
binómica y polar serán:
Asociación de resistencias
Resistencia equivalente
Figura 4. Asociaciones generales de resistencias: a) Serie y b) Paralelo. c) Resistencia equivalente.
Se denomina resistencia equivalente de una asociación respecto de dos puntos A y B, a aquella que
conectada la misma diferencia de potencial, UAB, demanda la misma intensidad, I (ver figura 4). Esto significa
que ante las mismas condiciones, la asociación y su resistencia equivalente disipan la misma potencia.
Asociación en serie
Dos o más resistencias se encuentran conectadas en serie cuando al aplicar al conjunto una diferencia de
potencial, todas ellas son recorridas por la misma corriente.
Para determinar la resistencia equivalente de una asociación serie imaginaremos que ambas, figuras 4a) y
4c), están conectadas a la misma diferencia de potencial, UAB. Si aplicamos la segunda ley de Kirchhoff a la
asociación en serie tendremos:
Aplicando la ley de Ohm:
En la resistencia equivalente:
Finalmente, igualando ambas ecuaciones se obtiene que:
Y eliminando la intensidad:
Por lo tanto, la resistencia equivalente a n resistencias montadas en serie es igual a la sumatoria de dichas
resistencias.
Asociación en paralelo
Dos o más resistencias se encuentran en paralelo cuando tienen dos terminales comunes de modo que al
aplicar al conjunto una diferencia de potencial, UAB, todas las resistencias tienen la misma caída de tensión,
UAB.
Para determinar la resistencia equivalente de una asociación en paralelo imaginaremos que ambas, figuras
4b) y 4c), están conectadas a la misma diferencia de potencial mencionada, UAB, lo que originará una misma
demanda de corriente eléctrica, I. Esta corriente se repartirá en la asociación por cada una de sus resistencias
de acuerdo con la primera ley de Kirchhoff:
Aplicando la ley de Ohm:
En la resistencia equivalente se cumple:
Igualando ambas ecuaciones y eliminando la tensión UAB:
De donde:
Por lo que la resistencia equivalente de una asociación en paralelo es igual a la inversa de la suma de las
inversas de cada una de las resistencias.
Existen dos casos particulares que suelen darse en una asociación en paralelo:
1. Dos resistencias: en este caso se puede comprobar que la resistencia equivalente es igual al
producto dividido por la suma de sus valores, esto es:
2. k resistencias iguales: su equivalente resulta ser:
Asociación mixta
Figura 5. Asociaciones mixtas de cuatro resistencias: a) Serie de paralelos, b) Paralelo de series y c) Ejemplo
de una de las otras posibles conexiones.
En una asociación mixta podemos encontrarnos conjuntos de resistencias en serie con conjuntos de
resistencias en paralelo. En la figura 5 pueden observarse tres ejemplos de asociaciones mixtas con cuatro
resistencias.
A veces una asociación mixta es necesaria ponerla en modo texto. Para ello se utilizan los símbolos "+" y "//"
para designar las asociaciones serie y paralelo respectivamente. Así con (R1 + R2) se indica que R1 y R2
están en serie mientras que con (R1//R2) que están en paralelo. De acuerdo con ello, las asociaciones de la
figura 5 se pondrían del siguiente modo:
a) (R1//R2)+(R3//R4)
b) (R1+R3)//(R2+R4)
c) ((R1+R2)//R3)+R4
Para determinar la resistencia equivalente de una asociación mixta se van simplificando las resistencias que
están en serie y las que están en paralelo de modo que el conjunto vaya resultando cada vez más sencillo,
hasta terminar con un conjunto en serie o en paralelo. Como ejemplo se determinarán las resistencias
equivalentes de cada una de las asociaciones de la figura 5:
a)
R1//R2 = R1//2
R3//R4 = R3//4
RAB = R1//2 + R3//4
b)
R1+R3 = R1+3
R2+R4 = R2+4
RAB = R1+3//R2+4
c)
R1+R2 = R1+2
R1+2//R3 = R1+2//3
RAB = R1+2//3 + R4
Desarrollando se obtiene:
a)
b)
c)
Asociaciones estrella y triángulo
Figura
a)
b) Asociación en triángulo.
Asociación
en
6.
estrella.
En la figura a) y b) pueden observarse respectivamente las asociaciones estrella y triángulo, también llamadas
y
o delta respectivamente. Este tipo de asociaciones son comunes en las cargas trifásicas. Las
ecuaciones de equivalencia entre ambas asociaciones vienen dadas por el teorema de Kennelly:
Resistencias en estrella en función de las resistencias en triángulo (transformación de triángulo a estrella)
El valor de cada una de las resistencias en estrella es igual al cociente del producto de las dos resistencias en
triángulo adyacentes al mismo terminal entre la suma de las tres resistencias en triángulo.
Resistencias en triángulo en función de las resistencias en estrella (transformación de estrella a triángulo)
El valor de cada una de las resistencias en triángulo es igual la suma de las dos resistencias en estrella
adyacentes a los mismos terminales más el cociente del producto de esas dos resistencias entre la otra
resistencia.
Asociación puente
Si en una asociación paralelo de series como la mostrada en la figura 5b se conecta una resistencia que una
las dos ramas en paralelo, se obtiene una asociación puente como la mostrada en la figura 7.
La determinación de la resistencia equivalente de este tipo de asociación tiene sólo interés pedagógico. Para
ello se sustituye bien una de las configuraciones en triángulo de la asociación, la R1-R2-R5 o la R3-R4-R5 por
su equivalente en estrella, bien una de las configuraciones en estrella, la R1-R3-R5 o la R2-R4-R5 por su
equivalente en triángulo. En ambos casos se consigue transformar el conjunto en una asociación mixta de
cálculo sencillo. Otro método consiste en aplicar una fem (E) a la asociación y obtener su resistencia
equivalente como relación de dicha fem y la corriente total demandada (E/I).
El interés de este tipo de asociación está en el caso en el que por la resistencia central, R5, no circula
corriente, pues permite calcular los valores de una de las resistencias, R1, R2, R3 o R4, en función de las
otras tres. En ello se basan los puentes de Wheatstone y de hilo para la medida de resistencias con precisión.
Resistencia de un conductor
El conductor es el encargado de unir eléctricamente cada uno de los componentes de un circuito. Dado que
tiene resistencia óhmica, puede ser considerado como otro componente más con características similares a
las de la resistencia eléctrica.
De este modo, la resistencia de un conductor eléctrico es la medida de la oposición que presenta al
movimiento de los electrones en su seno, es decir la oposición que presenta al paso de la corriente eléctrica.
Generalmente su valor es muy pequeño y por ello se suele despreciar, esto es, se considera que su
resistencia es nula (conductor ideal), pero habrá casos particulares en los que se deberá tener en cuenta su
resistencia (conductor real).
La resistencia de un conductor depende de la longitud del mismo ( ) en m, de su sección ( ) en mm², del tipo
de material y de la temperatura. Si consideramos la temperatura constante (20 ºC), la resistencia viene dada
por la siguiente expresión:
en la que
es la resistividad (una característica propia de cada material).
Condensadores
Condensador eléctrico
Varios tipos de condensadores
Tipo
Principio
Pasivo
de Capacidad eléctrica
funcionamiento
Fecha de invención Ewald Georg von Kleist (1745)
Primera producción Aproximadamente por 1900
Símbolo electrónico
Configuración
En condensadores electrolíticos: negativo y
positivo;
en
cerámicos:
no
presentan
polaridad
Un condensador es un dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y electrónica, capaz de almacenar energía
sustentando un campo eléctrico. Está formado por un par de superficies conductoras, generalmente en forma
de láminas o placas, en situación de influencia total (esto es, que todas las líneas de campo eléctrico que
parten de una van a parar a la otra) separadas por un material dieléctrico o por el vacío. Las placas,
sometidas a una diferencia de potencial, adquieren una determinada carga eléctrica, positiva en una de ellas y
negativa en la otra, siendo nula la variación de carga total.
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 un
elemento "capaz" de almacenar la energía eléctrica que recibe durante el periodo de carga, la misma energía
que cede después durante el periodo de descarga.
Funcionamiento
La carga almacenada en una de las placas es proporcional a la diferencia de potencial entre esta placa y la
otra, siendo la constante de proporcionalidad la llamada capacidad o capacitancia. En el Sistema internacional
de unidades se mide en Faradios (F), siendo 1 faradio la capacidad de un condensador en el que, sometidas
sus armaduras a una d.d.p. de 1 voltio, estas adquieren una carga eléctrica de 1 culombio.
La capacidad de 1 faradio es mucho más grande que la de la mayoría de los condensadores, por lo que en la
práctica se suele indicar la capacidad en micro- µF = 10-6, nano- nF = 10-9 o pico- pF = 10-12 -faradios. Los
condensadores obtenidos a partir de supercondensadores (EDLC) son la excepción. Están hechos de carbón
activado para conseguir una gran área relativa y tienen una separación molecular entre las "placas". Así se
consiguen capacidades del orden de cientos o miles de faradios. Uno de estos condensadores se incorpora
en el reloj Kinetic de Seiko, con una capacidad de 1/3 de Faradio, haciendo innecesaria la pila. También se
está utilizando en los prototipos de automóviles eléctricos.
El valor de la capacidad de un condensador viene definido por la siguiente fórmula:
en donde:
: Capacitancia
: Carga eléctrica almacenada en la placa 1.
: Diferencia de potencial entre la placa 1 y la 2.
Nótese que en la definición de capacidad es indiferente que se considere la carga de la placa positiva o la de
la negativa, ya que
aunque por convenio se suele considerar la carga de la placa positiva.
En cuanto al aspecto constructivo, tanto la forma de las placas o armaduras como la naturaleza del material
dieléctrico son sumamente variables. Existen condensadores formados por placas, usualmente de aluminio,
separadas por aire, materiales cerámicos, mica, poliéster, papel o por una capa de óxido de aluminio obtenido
por medio de la electrólisis.
Energía almacenada
El condensador almacena carga eléctrica, debido a la presencia de un campo eléctrico en su interior, cuando
aumenta la diferencia de potencial en sus terminales, devolviéndola cuando ésta disminuye. Matemáticamente
se puede obtener que la energía , almacenada por un condensador con capacidad
, que es conectado a
una diferencia de potencial
, viene dada por:
Este hecho es aprovechado para la fabricación de memorias, en las que se aprovecha la capacidad que
aparece entre la puerta y el canal de los transistores MOS para ahorrar componentes.
Comportamientos ideal y real
Fig.: Condensador ideal.
El condensador ideal (figura 2) puede definirse a partir de la siguiente ecuación diferencial:
donde C es la capacidad, u(t) es la función diferencia de potencial aplicada a sus terminales e i(t) la corriente
resultante que circula.
Comportamiento en corriente continua
Un condensador real en CC (DC en inglés) se comporta prácticamente como uno ideal, es decir, como un
circuito abierto. Esto es así en régimen permanente ya que en régimen transitorio, esto es, al conectar o
desconectar un circuito con condensador, suceden fenómenos eléctricos transitorios que inciden sobre la
d.d.p. en sus bornes (ver circuitos serie RL y RC).
Comportamiento en corriente alterna
En CA, un condensador ideal ofrece una resistencia al paso de la corriente que recibe el nombre de
reactancia capacitiva, XC, cuyo valor viene dado por la inversa del producto de la pulsación (
la capacidad, C:
) por
Si la pulsación se expresa en radianes por segundo (rad/s) y la capacidad en faradios (F), la reactancia
resultará en ohmios.
Fig.: Diagrama cartesiano de las tensiones y corriente en un condensador.
Al conectar una CA senoidal v(t) a un condensador circulará una corriente i(t), también senoidal, que lo
cargará, originando en sus bornes una caída de tensión, -vc(t), cuyo valor absoluto puede demostrase que es
igual al de v(t). Al decir que por el condensador "circula" una corriente, se debe puntualizar que, en realidad,
dicha corriente nunca atraviesa su dieléctrico. Lo que sucede es que el condensador se carga y descarga al
ritmo de la frecuencia de v(t), por lo que la corriente circula externamente entre sus armaduras.
Fig. : Diagrama fasorial.
El fenómeno físico del comportamiento del condensador en CA se puede observar en la figura 3. Entre los 0º
y los 90º i(t) va disminuyendo desde su valor máximo positivo a medida que aumenta su tensión de carga
vc(t), llegando a ser nula cuando alcanza el valor máximo negativo a los 90º, puesto que la suma de tensiones
es cero (vc(t)+ v(t) = 0) en ese momento. Entre los 90º y los 180º v(t) disminuye, y el condensador comienza a
descargarse, disminuyendo por lo tanto vc(t). En los 180º el condensador está completamente descargado,
alcanzando i(t) su valor máximo negativo. De los 180º a los 360º el razonamiento es similar al anterior.
De todo lo anterior se deduce que la corriente queda adelantada 90º respecto de la tensión aplicada.
Considerando, por lo tanto, un condensador C, como el de la figura 2, al que se aplica una tensión alterna de
valor:
De acuerdo con la ley de Ohm circulará una corriente alterna, adelantada 90º (
aplicada (figura 4), de valor:
donde
) respecto a la tensión
. Si se representa el valor eficaz de la corriente obtenida en forma polar:
Fig.: Circuitos equivalentes de un condensador en CA.
Y operando matemáticamente:
Por lo tanto, en los circuitos de CA, un condensador ideal se puede asimilar a una magnitud compleja sin
parte real y parte imaginaria negativa:
En el condensador real, habrá que tener en cuenta la resistencia de pérdidas de su dieléctrico, R C, pudiendo
ser su circuito equivalente, o modelo, el que aparece en la figura 5a) o 5b) dependiendo del tipo de
condensador y de la frecuencia a la que se trabaje, aunque para análisis más precisos pueden utilizarse
modelos más complejos que los anteriores.
Asociaciones de condensadores
Fig.: Asociación serie general.
Fig.: Asociación paralelo general.
Al igual que las resistencias, los condensadores pueden asociarse en serie (figura 4), paralelo (figura 5) o de
forma mixta. En estos casos, la capacidad equivalente resulta ser para la asociación en serie:
y para la asociación en paralelo:
Es decir, el sumatorio de todas las capacidades de los condensadores conectados en paralelo.
Es fácil demostrar estas dos expresiones, para la primera solo hay que tener en cuenta que la carga
almacenada en las placas es la misma en ambos condensadores (se tiene que inducir la misma cantidad de
carga entre las placas y por tanto cambia la diferencia de potencial para mantener la capacitancia de cada
uno), y por otro lado en la asociación en "paralelo", se tiene que la diferencia de potencial entre ambas placas
tiene que ser la misma (debido al modo en el que están conectados), así que cambiará la cantidad de carga.
Como esta se encuentra en el numerador (
suma algebraica.
) la suma de capacidades será simplemente la
Para la asociación mixta se procederá de forma análoga con las resistencias.
Carga y descarga
Al conectar un condensador en un circuito, la corriente empieza a circular por el mismo. A la vez, el
condensador va acumulando carga entre sus placas. Cuando el condensador se encuentra totalmente
cargado, deja de circular corriente por el circuito. Si se quita la fuente y se coloca el condensador y la
resistencia en cortocircuito, la carga empieza a fluir de una de las placas del condensador a la otra a través de
la resistencia, hasta que la carga es nula en las dos placas. En este caso, la corriente circulará en sentido
contrario al que circulaba mientras el condensador se estaba cargando.
Carga: V(t)=Vº(1-e-t/RC) Y I(t)=vº/R e -t/RC)
Descarga: V(t)=Vº e-t/RC) y I(t)= - vº/R e -t/RC)
En donde:
V(t) es la tensión en el condensador.
V0 es la tensión de la fuente.
I(t) la intensidad de corriente que circula por el circuito.
RC es la capitancia del condensador en faradios multiplicada por la resistencia del circuito en
Ohmnios.
Usos
Los condensadores suelen usarse para:








Baterías, por su cualidad de almacenar energía.
Memorias, por la misma cualidad.
Filtros.
Adaptación de impedancias, haciéndolas resonar a una frecuencia dada con otros componentes.
Demodular AM, junto con un diodo.
El flash de las cámaras fotográficas.
Tubos fluorescentes.
Mantener corriente en el circuito y evitar caídas de tensión.
Condensadores variables
Un condensador variable es aquel en el cual se pueda cambiar el valor de su capacidad. En el caso de un
condensador plano, la capacidad puede expresarse por la siguiente ecuación:
donde:
es la permitividad del vacío ≈ 8,854187817... × 10−12 F·m−1
es la constante dieléctrica o permitividad relativa del material dieléctrico entre las placas;
A es el área efectiva de las placas;
y d es la distancia entre las placas o espesor del dieléctrico.
Para tener condensador variable hay que hacer que por lo menos una de las tres últimas expresiones
cambien de valor. De este modo, se puede tener un condensador en el que una de las placas sea móvil, por lo
tanto varía d y la capacidad dependerá de ese desplazamiento, lo cual podría ser utilizado, por ejemplo, como
sensor de desplazamiento.
Otro tipo de condensador variable se presenta en los diodos Varicap.
Tipos de dieléctrico utilizados en condensadores
Condensadores electrolíticos axiales.
Condensadores electrolíticos de tantalio.
Condensadores de poliéster.
Condensadores cerámicos, "SMD (montaje superficial)" y de "disco".
Condensador variable de una vieja radio AM.
Las bobinas
Son componentes pasivos de dos terminales que generan un flujo magnético cuando se hacen circular por
ellas una corriente eléctrica.
Se fabrican arrollando un hilo conductor sobre un núcleo de material ferromagnético o al aire.
Su unidad de medida es el Henrio (H) en el Sistema Internacional pero se suelen emplear los submúltiplos mH
y mH.
Sus símbolos normalizados son los siguientes:
1. Bobina
2. Inductancia
3. Bobina con tomas fijas
4. Bobina con núcleo ferromagnético
5. Bobina con núcleo de ferroxcube
6. Bobina blindada
7. Bobina electroimán
8. Bobina ajustable
9. Bobina variable
Existen bobinas de diversos tipos según su núcleo y según tipo de arrollamiento.
Su aplicación principal es como filtro en un circuito electrónico, denominándose comúnmente, choques.
CARACTERíSTICAS
1. Permeabilidad magnética (m).- Es una característica que tiene gran influencia sobre el núcleo de las
bobinas respecto del valor de la inductancia de las mismas. Los materiales ferromagnéticos son muy
sensibles a los campos magnéticos y producen unos valores altos de inductancia, sin embargo otros
materiales presentan menos sensibilidad a los campos magnéticos.
El factor que determina la mayor o menor sensibilidad a esos campos magnéticos se llama permeabilidad
magnética.
Cuando este factor es grande el valor de la inductancia también lo es.
2. Factor de calidad (Q).- Relaciona la inductancia con el valor óhmico del hilo de la bobina. La bobina será
buena si la inductancia es mayor que el valor óhmico debido al hilo de la misma.
TIPOS DE BOBINAS
FIJAS
Con núcleo de aire
El conductor se arrolla sobre un soporte hueco y posteriormente se retira este quedando con un aspecto
parecido al de un muelle. Se utiliza en frecuencias elevadas.
Una variante de la bobina anterior se denomina solenoide y difiere en el aislamiento de las espiras y la
presencia de un soporte que no necesariamente tiene que ser cilíndrico. Se utiliza cuando se precisan muchas
espiras. Estas bobinas pueden tener tomas intermedias, en este caso se pueden considerar como 2 o más
bobinas arrolladas sobre un mismo soporte y conectadas en serie. Igualmente se utilizan para frecuencias
elevadas.
Con núcleo sólido
Poseen valores de inductancia más altos que los anteriores debido a su nivel elevado de permeabilidad
magnética. El núcleo suele ser de un material ferromagnético. Los más usados son la ferrita y el ferroxcube.
Cuando se manejan potencias considerables y las frecuencias que se desean eliminar son bajas se utilizan
núcleos parecidos a los de los transformadores (en fuentes de alimentación sobre todo). Así nos
encontraremos con las configuraciones propias de estos últimos. Las secciones de los núcleos pueden tener
forma de EI, M, UI y L.
Bobina de ferrita
Bobina de ferrita de nido de abeja
Bobinas de ferrita para SMD
Bobinas con núcleo toroidal
Las bobinas de nido de abeja se utilizan en los circuitos sintonizadores de aparatos de radio en las gamas de
onda media y larga. Gracias a la forma del bobinado se consiguen altos valores inductivos en un volumen
mínimo.
Las bobinas de núcleo toroidal se caracterizan por que el flujo generado no se dispersa hacia el exterior ya
que por su forma se crea un flujo magnético cerrado, dotándolas de un gran rendimiento y precisión.
La bobinas de ferrita arrolladas sobre núcleo de ferrita, normalmente cilíndricos, con aplicaciones en radio es
muy interesante desde el punto de vista practico ya que, permite emplear el conjunto como antena
colocándola directamente en el receptor.
Las bobinas grabadas sobre el cobre , en un circuito impreso tienen la ventaja de su mínimo coste pero son
difícilmente ajustables mediante núcleo.
VARIABLES
También se fabrican bobinas ajustables. Normalmente la variación de inductancia se produce por
desplazamiento del núcleo.
Las bobinas blindadas pueden ser variables o fijas, consisten encerrar la bobina dentro de una cubierta
metálica cilíndrica o cuadrada, cuya misión es limitar el flujo electromagnético creado por la propia bobina y
que puede afectar negativamente a los componentes cercanos a la misma.
Diodo
Diodo
Diodo en primer plano. Nótese la forma cuadrada del cristal
semiconductor (objeto negro de la izquierda).
Tipo
Semiconductor
Principio de funcionamiento
Efecto Edison
Fecha de invención
John Ambrose Fleming (1904)
Símbolo electrónico
Configuración
Ánodo y Cátodo
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. Su principio de funcionamiento
está basado en los experimentos de Lee De Forest.
Los primeros diodos eran válvulas o tubos de vacío, también llamados válvulas termoiónicas constituidos por
dos electrodos rodeados de vacío en un tubo de cristal, con un aspecto similar al de las lámparas
incandescentes. El invento fue desarrollado en 1904 por John Ambrose Fleming, empleado de la empresa
Marconi, basándose en observaciones realizadas por Thomas Alva Edison.
Al igual que las lámparas incandescentes, los tubos de vacío tienen un filamento (el cátodo) a través del cual
circula la corriente, calentándolo por efecto Joule. El filamento está tratado con óxido de bario, de modo que al
calentarse emite electrones al vacío circundante los cuales son conducidos electrostáticamente hacia una
placa, curvada por un muelle doble, cargada positivamente (el ánodo), produciéndose así la conducción.
Evidentemente, si el cátodo no se calienta, no podrá ceder electrones. Por esa razón, los circuitos que
utilizaban válvulas de vacío requerían un tiempo para que las válvulas se calentaran antes de poder funcionar
y las válvulas se quemaban con mucha facilidad.
Diodos termoiónicos y de estado gaseoso
Símbolo de un diodo de vacío o gaseoso. De arriba a abajo, sus componentes son, el ánodo, el cátodo, y el
filamento.
Los diodos termoiónicos son dispositivos de válvula termoiónica (también conocida como tubo de vacío), que
consisten en un arreglo de electrodos empacados en un vidrio al vacío. Los primeros modelos eran muy
parecidos a la lámpara incandescente.
En los diodos de válvula termoiónica, una corriente a través del filamento que se va a calentar calienta
indirectamente el cátodo, otro electrodo interno tratado con una mezcla de Bario y óxido de estroncio, los
cuales son óxidos alcalinotérreos; se eligen estas sustancias porque tienen una pequeña función de trabajo
(algunas válvulas usan calentamiento directo, donde un filamento de tungsteno actúa como calentador y como
cátodo). El calentamiento causa emisión termoiónica de electrones en el vacío. En polarización directa, el
ánodo estaba cargado positivamente por lo cual atraía electrones. Sin embargo, los electrones no eran
fácilmente transportados de la superficie del ánodo que no estaba caliente cuando la válvula termoiónica
estaba en polarización inversa. Además, cualquier corriente en este caso es insignificante.
En la mayoría del siglo 20 los diodos de válvula termoiónica se usaron en aplicaciones de señales análogas,
rectificadores y potencia. Hasta el día de hoy, los diodos de válvula solamente se usan en aplicaciones
exclusivas como rectificadores en guitarras eléctricas, amplificadores de audio, así como equipo especializado
de alta tensión.
Diodo semiconductor
Formación de la región de agotamiento, en la gráfica z.c.e.
Un diodo semiconductor moderno está hecho de cristal semiconductor como el silicio con impurezas en él
para crear una región que contiene portadores de carga negativos (electrones), llamado semiconductor de tipo
n, y una región en el otro lado que contiene portadores de carga positiva (huecos), llamado semiconductor tipo
p. Las terminales del diodo se unen a cada región. El límite dentro del cristal de estas dos regiones, llamado
una unión PN, es donde la importancia del diodo toma su lugar. El cristal conduce una corriente de electrones
del lado n (llamado cátodo), pero no en la dirección opuesta; es decir, cuando una corriente convencional fluye
del ánodo al cátodo (opuesto al flujo de los electrones).
Al unir ambos cristales, se manifiesta una difusión de electrones del cristal n al p (Je). Al establecerse una
corriente de difusión, estas corrientes aparecen cargas fijas en una zona a ambos lados de la unión, zona que
recibe el nombre de región de agotamiento.
A medida que progresa el proceso de difusión, la región de agotamiento va incrementando su anchura
profundizando en los cristales a ambos lados de la unión. Sin embargo, la acumulación de iones positivos en
la zona n y de iones negativos en la zona p, crea un campo eléctrico (E) que actuará sobre los electrones
libres de la zona n con una determinada fuerza de desplazamiento, que se opondrá a la corriente de
electrones y terminará deteniéndolos.
Este campo eléctrico es equivalente a decir que aparece una diferencia de tensión entre las zonas p y n. Esta
diferencia de potencial (VD) es de 0,7 V en el caso del silicio y 0,3 V para los cristales de germanio.
La anchura de la región de agotamiento una vez alcanzado el equilibrio, suele ser del orden de 0,5 micras
pero cuando uno de los cristales está mucho más dopado que el otro, la zona de carga espacial es mucho
mayor.
Cuando se somete al diodo a una diferencia de tensión externa, se dice que el diodo está polarizado,
pudiendo ser la polarización directa o inversa.
Polarización directa de un diodo
Polarización directa del diodo pn.
En este caso, la batería disminuye la barrera de potencial de la zona de carga espacial, permitiendo el paso
de la corriente de electrones a través de la unión; es decir, el diodo polarizado directamente conduce la
electricidad.
Para que un diodo esté polarizado directamente, se debe conectar el polo positivo de la batería al ánodo del
diodo y el polo negativo al cátodo. En estas condiciones podemos observar que:




El polo negativo de la batería repele los electrones libres del cristal n, con lo que estos electrones se
dirigen hacia la unión p-n.
El polo positivo de la batería atrae a los electrones de valencia del cristal p, esto es equivalente a
decir que empuja a los huecos hacia la unión p-n.
Cuando la diferencia de potencial entre los bornes de la batería es mayor que la diferencia de
potencial en la zona de carga espacial, los electrones libres del cristal n, adquieren la energía
suficiente para saltar a los huecos del cristal p, los cuales previamente se han desplazado hacia la
unión p-n.
Una vez que un electrón libre de la zona n salta a la zona p atravesando la zona de carga espacial,
cae en uno de los múltiples huecos de la zona p convirtiéndose en electrón de valencia. Una vez
ocurrido esto el electrón es atraído por el polo positivo de la batería y se desplaza de átomo en
átomo hasta llegar al final del cristal p, desde el cual se introduce en el hilo conductor y llega hasta la
batería.
De este modo, con la batería cediendo electrones libres a la zona n y atrayendo electrones de valencia de la
zona p, aparece a través del diodo una corriente eléctrica constante hasta el final.
Polarización inversa de un diodo
Polarización inversa del diodo pn.
En este caso, el polo negativo de la batería se conecta a la zona p y el polo positivo a la zona n, lo que hace
aumentar la zona de carga espacial, y la tensión en dicha zona hasta que se alcanza el valor de la tensión de
la batería, tal y como se explica a continuación:



El polo positivo de la batería atrae a los electrones libres de la zona n, los cuales salen del cristal n y
se introducen en el conductor dentro del cual se desplazan hasta llegar a la batería. A medida que
los electrones libres abandonan la zona n, los átomos pentavalentes que antes eran neutros, al verse
desprendidos de su electrón en el orbital de conducción, adquieren estabilidad (8 electrones en la
capa de valencia, ver semiconductor y átomo) y una carga eléctrica neta de +1, con lo que se
convierten en iones positivos.
El polo negativo de la batería cede electrones libres a los átomos trivalentes de la zona p.
Recordemos que estos átomos sólo tienen 3 electrones de valencia, con lo que una vez que han
formado los enlaces covalentes con los átomos de silicio, tienen solamente 7 electrones de valencia,
siendo el electrón que falta el denominado hueco. El caso es que cuando los electrones libres
cedidos por la batería entran en la zona p, caen dentro de estos huecos con lo que los átomos
trivalentes adquieren estabilidad (8 electrones en su orbital de valencia) y una carga eléctrica neta de
-1, convirtiéndose así en iones negativos.
Este proceso se repite una y otra vez hasta que la zona de carga espacial adquiere el mismo
potencial eléctrico que la batería.
En esta situación, el diodo no debería conducir la corriente; sin embargo, debido al efecto de la temperatura
se formarán pares electrón-hueco (ver semiconductor) a ambos lados de la unión produciendo una pequeña
corriente (del orden de 1 μA) denominada corriente inversa de saturación. Además, existe también una
denominada corriente superficial de fugas la cual, como su propio nombre indica, conduce una pequeña
corriente por la superficie del diodo; ya que en la superficie, los átomos de silicio no están rodeados de
suficientes átomos para realizar los cuatro enlaces covalentes necesarios para obtener estabilidad. Esto hace
que los átomos de la superficie del diodo, tanto de la zona n como de la p, tengan huecos en su orbital de
valencia con lo que los electrones circulan sin dificultad a través de ellos. No obstante, al igual que la corriente
inversa de saturación, la corriente superficial de fuga es despreciable.
Curva característica del diodo
Curva característica del diodo.
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



Tensión umbral, de codo o de partida (Vγ ).
La tensión umbral (también llamada barrera de potencial) de polarización directa coincide en valor
con la tensión de la zona de carga espacial del diodo no polarizado. Al polarizar directamente el
diodo, la barrera de potencial inicial se va reduciendo, incrementando la corriente ligeramente,
alrededor del 1% de la nominal. Sin embargo, cuando la tensión externa supera la tensión umbral, la
barrera de potencial desaparece, de forma que para pequeños incrementos de tensión se producen
grandes variaciones de la intensidad de corriente.
Corriente máxima (Imax ).
Es la intensidad de corriente máxima que puede conducir el diodo sin fundirse por el efecto Joule.
Dado que es función de la cantidad de calor que puede disipar el diodo, depende sobre todo del
diseño del mismo.
Corriente inversa de saturación (Is ).
Es la pequeña corriente que se establece al polarizar inversamente el diodo por la formación de
pares electrón-hueco debido a la temperatura, admitiéndose que se duplica por cada incremento de
10º en la temperatura.
Corriente superficial de fugas.
Es la pequeña corriente que circula por la superficie del diodo (ver polarización inversa), esta
corriente es función de la tensión aplicada al diodo, con lo que al aumentar la tensión, aumenta la
corriente superficial de fugas.
Tensión de ruptura (Vr ).
Es la tensión inversa máxima que el diodo puede soportar antes de darse el efecto avalancha.
Teóricamente, al polarizar inversamente el diodo, este conducirá la corriente inversa de saturación; en la
realidad, a partir de un determinado valor de la tensión, en el diodo normal o de unión abrupta la ruptura se
debe al efecto avalancha; no obstante hay otro tipo de diodos, como los Zener, en los que la ruptura puede
deberse a dos efectos:


Efecto avalancha (diodos poco dopados). En polarización inversa se generan pares electrón-hueco
que provocan la corriente inversa de saturación; si la tensión inversa es elevada los electrones se
aceleran incrementando su energía cinética de forma que al chocar con electrones de valencia
pueden provocar su salto a la banda de conducción. Estos electrones liberados, a su vez, se
aceleran por efecto de la tensión, chocando con más electrones de valencia y liberándolos a su vez.
El resultado es una avalancha de electrones que provoca una corriente grande. Este fenómeno se
produce para valores de la tensión superiores a 6 V.
Efecto Zener (diodos muy dopados). Cuanto más dopado está el material, menor es la anchura de la
zona de carga. Puesto que el campo eléctrico E puede expresarse como cociente de la tensión V
entre la distancia d; cuando el diodo esté muy dopado, y por tanto d sea pequeño, el campo eléctrico
será grande, del orden de 3·105 V/cm. En estas condiciones, el propio campo puede ser capaz de
arrancar electrones de valencia incrementándose la corriente. Este efecto se produce para tensiones
de 4 V o menores.
Para tensiones inversas entre 4 y 6 V la ruptura de estos diodos especiales, como los Zener, se puede
producir por ambos efectos.
Modelos matemáticos
El modelo matemático más empleado es el de Shockley (en honor a William Bradford Shockley) que permite
aproximar el comportamiento del diodo en la mayoría de las aplicaciones. La ecuación que liga la intensidad
de corriente y la diferencia de potencial es:
Donde:
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
I es la intensidad de la corriente que atraviesa el diodo
VD es la diferencia de tensión entre sus extremos.
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
IS es la corriente de saturación (aproximadamente
)
n es el coeficiente de emisión, dependiente del proceso de fabricación del diodo y que suele adoptar
valores entre 1 (para el germanio) y del orden de 2 (para el silicio).
El Voltaje térmico VT es aproximadamente 25.85mV en 300K, una temperatura cercana a la temperatura
ambiente, muy usada en los programas de simulación de circuitos. Para cada temperatura existe una
constante conocida definida por:
Donde k es la constante de Boltzmann, T es la temperatura absoluta de la unión pn, y q es la magnitud de la
carga de un electrón (la carga elemental).
La ecuación de diodo ideal de Schockley o la ley de diodo se deriva de asumir que solo los procesos que le
dan corriente al diodo son por el flujo (debido al campo eléctrico), difusión, y la recombinación térmica.
También asume que la corriente de recombinación en la región de agotamiento es insignificante. Esto significa
que la ecuación de Schockley no tiene en cuenta los procesos relacionados con la región de ruptura e
inducción por fotones. Adicionalmente, no describe la estabilización de la curva I-V en polarización activa
debido a la resistencia interna.
Bajo voltajes negativos, la exponencial en la ecuación del diodo es insignificante. y la corriente es una
constante negativa del valor de Is. La región de ruptura no esta modelada en la ecuación de diodo de
Schockley.
Para voltajes pequeños en la región de polarización directa, se puede eliminar el 1 de la ecuación, quedando
como resultado:
Con objeto de evitar el uso de exponenciales, en ocasiones se emplean modelos más simples aún, que
modelan las zonas de funcionamiento del diodo por tramos rectos; son los llamados modelos de continua o de
Ram-señal. El más simple de todos es el diodo ideal.
Tipos de diodo semiconductor
Existen varios tipos de diodos, que pueden diferir en su aspecto físico, impurezas, uso de electrodos, que
tienen características eléctricas particulares usados para una aplicación especial en un circuito. El
funcionamiento de estos diodos es fundamentado por principios de la mecánica cuántica y teoría de bandas.
Los diodos normales, los cuales operan como se describía más arriba, se hacen generalmente de silicio
dopado o germanio. Antes del desarrollo de estos diodos rectificadores de silicio, se usaba el óxido cuproso y
el selenio: su baja eficiencia le dio una caída de tensión muy alta (desde 1,4 a 1,7V) y requerían de una gran
disipación de calor mucho más grande que un diodo de silicio. La gran mayoría de los diodos pn se
encuentran en circuitos integrados CMOS, que incluyen dos diodos por pin y muchos otros diodos internos.

Diodo avalancha: Diodos que conducen en dirección contraria cuando el voltaje en inverso supera el
voltaje de ruptura. Electricámente son similares a los diodos Zener, pero funciona bajo otro
fenómeno, el efecto avalancha. Esto sucede cuando el campo eléctrico inverso que atraviesa la
unión p-n produce una onda de ionización, similar a una avalancha, produciendo una corriente. Los
diodos avalancha están diseñados para operar en un voltaje inverso definido sin que se destruya. La
diferencia entre el diodo avalancha (el cual tiene un voltaje de reversa de aproximadamente 6.2V) y
el diodo zener es que el ancho del canal del primero excede la "libre asociación" de los electrones,
por lo que se producen colisiones entre ellos en el camino. La única diferencia práctica es que los
dos tienen coeficientes de temperatura de polaridades opuestas.

Diodo de Silicio: Suelen tener un tamaño milimétrico y, alineados, constituyen detectores multicanal
que permiten obtener espectros en milisegundos. Son menos sensibles que los fotomultiplicadores.
Es un semiconductor de tipo p (con huecos) en contacto con un semiconductor de tipo n (electrones).
La radiación comunica la energía para liberar los electrones que se desplazan hacia los huecos,
estableciendo una corriente eléctrica proporcional a la potencia radiante.

Diodo de cristal: Es un tipo de diodo de contacto. El diodo cristal consiste de un cable de metal
afilado presionado contra un cristal semiconductor, generalmente galena o de una parte de carbón.
El cable forma el ánodo y el cristal forma el cátodo. Los diodos de cristal tienen una gran aplicación
en los radio a galena. Los diodos de cristal están obsoletos, pero puede conseguirse todavía de
algunos fabricantes.

Diodo de corriente constante: Realmente es un JFET, con su compuerta conectada a la fuente, y
funciona como un limitador de corriente de dos terminales análogo al diodo Zener, el cual limita el
voltaje. Ellos permiten una corriente a través de ellos para alcanzar un valor adecuado y así
estabilizarse en un valor específico. También suele llamarse CLDs (por sus siglas en inglés) o diodo
regulador de corriente.

Diodo túnel o Esaki: Tienen una región de operación que produce una resistencia negativa debido al
efecto túnel, permitiendo amplificar señales y circuitos muy simples que poseen dos estados. Debido
a la alta concentración de carga, los diodos túnel son muy rápidos, pueden usarse en temperaturas
muy bajas, campos magnéticos de gran magnitud y en entornos con radiación alta. Por estas
propiedades, suelen usarse en viajes espaciales.

Diodo Gunn: Similar al diodo túnel son construidos de materiales como GaAs o InP que produce una
resistencia negativa. Bajo condiciones apropiadas, las formas de dominio del dipolo y propagación a
través del diodo, permitiendo osciladores de ondas microondas de alta frecuencia.

Diodo emisor de luz: En un diodo formado de un semiconductor con huecos en su banda de energía,
tal como arseniuro de galio, los portadores de carga que cruzan la unión emiten fotones cuando se
recombinan con los portadores mayoritarios en el otro lado. Dependiendo del material, la longitud de
onda que se pueden producir varía desde el infrarrojo hasta longitudes de onda cercanas al
ultravioleta. El potencial que admiten estos diodos dependen de la longitud de onda que ellos emiten:
2.1V corresponde al rojo, 4.0V al violeta. Los primeros LEDs fueron rojos y amarillos. Los LEDs
blancos son en realidad combinaciones de tres LEDs de diferente color o un LED azul revestido con
un centelleador amarillo. Los LEDs también pueden usarse como fotodiodos de baja eficiencia en
aplicaciones de señales. Un LED puede usarse con un fotodiodo o fototransistor para formar un
optoacoplador.

Diodo láser: Cuando la estructura de un LED se introduce en una cavidad resonante formada al pulir
las caras de los extremos, se puede formar un láser. Los diodos láser se usan frecuentemente en
dispositivos de almacenamiento ópticos y para la comunicación óptica de alta velocidad.

Diodo térmico: Este término también se usa para los diodos convencionales usados para monitorear
la temperatura a la variación de voltaje con la temperatura, y para refrigeradores termoeléctricos para
la refrigeración termoeléctrica. Los refrigeradores termoeléctricos se hacen de semiconductores,
aunque ellos no tienen ninguna unión de rectificación, aprovechan el comportamiento distinto de
portadores de carga de los semiconductores tipo P y N para transportar el calor.

Fotodiodos: Todos los semiconductores están sujetos a portadores de carga ópticos. Generalmente
es un efecto no deseado, por lo que muchos de los semiconductores están empacados en materiales
que bloquean el paso de la luz. Los fotodiodos tienen la función de ser sensibles a la luz (fotocelda),
por lo que están empacados en materiales que permiten el paso de la luz y son por lo general PIN
(tipo de diodo más sensible a la luz). Un fotodiodo puede usarse en celdas solares, en fotometría o
en comunicación óptica. Varios fotodiodos pueden empacarse en un dispositivo como un arreglo
lineal o como un arreglo de dos dimensiones. Estos arreglos no deben confundirse con los
dispositivos de carga acoplada.

Diodo con puntas de contacto: Funcionan igual que los diodos semiconductores de unión
mencionados anteriormente aunque su construcción es más simple. Se fabrica una sección de
semiconductor tipo n, y se hace un conductor de punta aguda con un metal del grupo 3 de manera
que haga contacto con el semiconductor. Algo del metal migra hacia el semiconductor para hacer
una pequeña región de tipo p cerca del contacto. El muy usado 1N34 (de fabricación alemana) aún
se usa en receptores de radio como un detector y ocasionalmente en dispositivos analógicos
especializados.

Diodo PIN: Un diodo PIN tiene una sección central sin doparse o en otras palabras una capa
intrínseca formando una estructura p-intrinseca-n. Son usados como interruptores de alta frecuencia
y atenuadores. También son usados como detectores de radiación ionizante de gran volumen y como
fotodetectores. Los diodos PIN también se usan en la electrónica de potencia y su capa central
puede soportar altos voltajes. Además, la estructura del PIN puede encontrarse en dispositivos
semiconductores de potencia, tales como IGBTs, MOSFETs de potencia y tiristores.

Diodo Schottky: El diodo Schottky están construidos de un metal a un contacto de semiconductor.
Tiene una tensión de ruptura mucho menor que los diodos pn. Su tensión de ruptura en corrientes de
1mA está en el rango de 0.15V a 0.45V, lo cual los hace útiles en aplicaciones de fijación y
prevención de saturación en un transistor. También se pueden usar como rectificadores con bajas
pérdidas aunque su corriente de fuga es mucho más alta que la de otros diodos. Los diodos Schottky
son portadores de carga mayoritarios por lo que no sufren de problemas de almacenamiento de los
portadores de carga minoritarios que ralentizan la mayoría de los demás diodos (por lo que este tipo
de diodos tiene una recuperación inversa más rápida que los diodos de unión pn. Tienden a tener
una capacitancia de unión mucho más baja que los diodos pn que funcionan como interruptores
veloces y se usan para circuitos de alta velocidad como fuentes conmutadas, mezclador de
frecuencias y detectores.

Stabistor: El stabistor (también llamado Diodo de Referencia en Directa) es un tipo especial de diodo
de silicio cuyas características de tensión en directa son extremadamente estables. Estos
dispositivos están diseñados especialmente para aplicaciones de estabilización en bajas tensiones
donde se requiera mantener la tensión muy estable dentro de un amplio rango de corriente y
temperatura
Triodo
Triodo
Doble triodo en funcionamiento.
Tipo
Principio
Semiconductor
de Emisor de campo
funcionamiento
Fecha de invención
Lee De Forest (1906)
Símbolo electrónico
Configuración
Ánodo,
cátodo,
filamento
(dos
terminales) y rejilla de control
Se denomina triodo a la válvula termoiónica de tres electrodos, ánodo, cátodo y rejilla de control.
Principio de funcionamiento
La tensión aplicada a la rejilla hace que el flujo de electrones desde el cátodo al ánodo sea mayor o menor.
Esto es muy interesante pues aplicando una señal de muy débil intensidad entre cátodo y rejilla podemos
conseguir que la variación del flujo de electrones entre éste y el ánodo sea muy grande. Es decir, con una
pequeña tensión controlamos una gran corriente. A ese fenómeno se le llama amplificación. Por eso, el triodo
es un amplificador.
También puede utilizarse para más funciones tales como rectificador o como puertas que dejan pasar la
corriente o no (on-off) y que son la base de la electrónica digital, pero su función más importante es la de
amplificar.
Al elemento que emite electrones se le llama cátodo, pero al hacerlo adquiere una polaridad positiva. En las
válvulas más sencillas esta función la cumple el mismo filamento, que es el elemento calefactor.
El primer triodo por Lee de Forest.
El tercer elemento, la rejilla, fue introducido en 1906 por Lee de Forest.
Otros parámetros importantes del triodo y en general de todas las válvulas termoiónicas de tres o más
electrodos son:
La Curva característica de rejilla, que es el diagrama que se obtiene con los valores de intensidad de corriente
de placa o ánodo en función de los potenciales aplicados en la rejilla.
El Factor de amplificación (μ) se define como el cociente entre la tensión de placa y la tensión de rejilla,
manteniendo la corriente de placa constante, cuando se aplica una señal a la rejilla.
Diagrama de elementos de una válvula triodo.
Así un Factor de amplificación μ = 8, significa que la variación de corriente de placa cuando variamos 1 voltio
el potencial de rejilla, es la misma que se produciría al variar 8 voltios la tensión de placa. El Factor de
amplificación (μ) es un número abstracto.
La Transconductancia o Conductancia mutua (gm) es el cociente entre la corriente de placa (Ia) y la tensión
de rejilla (Vg), manteniendo la tensión de placa (Va) constante. En realidad es la variación que experimenta la
corriente de placa cuando variamos 1 voltio la polarización de la rejilla.
El valor de la transconductancia depende del punto de la curva característica de rejilla en el que la válvula
esté trabajando. Una transconductancia alta significa que pequeñas modificaciones del potencial de rejilla se
traducen en grandes variaciones de la corriente de placa.
La transconductancia o conductancia mutua se mide en mho, unidad inversa del ohmio, ó siemens, aunque en
la práctica se emplea el μmho ó μsiemens que es igual a 10-6 mhos.
La resistencia interna (rp) es el cociente entre la tensión de placa (Va) y la corriente de placa (Ia) mientras
mantenemos constante la tensión de rejilla (Vg).
Los tres parámetros fundamentales de un triodo están relacionados mediante la expresión:
Tanto el factor de amplificación (μ), transconductancia (gm) y resistencia interna (rp), son parámetros
dinámicos, es decir, dependen del punto de polarización y por tanto están constantemente variando según
varía la señal que está circulando por el dispositivo.
Conclusiones
Bibliografia
De Wikipedia, la enciclopedia libre:
-
Tuvos de vacio.
-
Transistores.
-