Reforma Curricular del Bachillerato Tecnológico Guía del

Reforma Curricular del Bachillerato Tecnológico
Guía del Alumno de la
Carrera de Técnico en Electrónica
Profesores que elaboraron la guía didáctica del módulo profesional de la
carrera de técnico en: Electrónica
NOMBRE
ESTADO
Alberto Caro Espino
Baja California
Edgar Arturo García Portillo
Morelos
Francisco Antonio García Ledezma
Nuevo León
Raul Enrique Lopez Diaz
Sonora
Coordinadores de Diseño:
NOMBRE
ESTADO
Coordinador del Componente de Formación Profesional:
NOMBRE
Directorio
Lic. Josefina Vázquez Mota
Secretaria de Educación Pública
Dr. Miguel Szèkely Pardo
Subsecretaria de Educación Media Superior
Ing. Fortino Garza Rodríguez
Director General de Educación Tecnológica Industrial
Lic. Elena Karakowsky Kleyman
Responsable de Desarrollo Académico de los
CECyTEs
Objetivo General
Al concluir el submódulo serás capaz de conocer y
manipular los componentes electrónicos. Tendrás
habilidades, actitudes y conocimientos suficientes de
manera que podrás realizar reparaciones menores en los
aparatos, ya que en este submódulo te ayudaremos a
que sepas soldar y quitar estos componentes. Para estas
actividades es muy importante que conozcas la corriente
continua y la corriente alterna. Estas actividades son
variadas y rutinarias, por lo que esta competencia esta considerada en el nivel 2.
Índice
I.
Simbología Empleada
II.
Mapa de contenidos
III.
Introducción al submódulo
IV.
Desarrollo de contenidos.
•
Contenido 1:
Comprobar el funcionamiento estático de los dispositivos
electrónicos semiconductores
•
Contenido 2:
Aplicar técnicas de soldar y desoldar en circuitos electrónicos
V.
Conclusiones de la guía de aprendizaje
VI.
Fuentes de información
VII.
Glosario
VIII.
Anexos
Simbología
PRÁCTICA
EJEMPLO
ERRORES TÍPICOS
EJERCICIO
CONCLUSIONES
INTRODUCCION
CONTINGENCIA
OBJETIVO
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Mapa de Contenidos o Competencias
TECNICO EN ELECTRONICA
Modulo I: Diagnostico de fallas a los
sistemas básicos de Electricidad y
Electrónica
Submódulo III: Interpretación de parámetros de Electrónica básica
Contenido 1
Comprobar el
funcionamiento estático
de los dispositivos
electrónicos
semiconductores
Contenido 2:
Aplicar técnicas de
soldar y desoldar en
circuitos electrónicos
Temas y Sub temas:
2.1Seleccionar
herramientas de trabajo
2.2Seleccionar tipo de
material
2.3 Soldar y desoldar
componentes
electrónicos
2.4 Elaborar reportes de
resultados
Temas y Sub temas:
1.1 Diodo
semiconductor
1.1.1 LED
1.1.2 ZENER
1.1.3 BJT
1.1.4 UJT
1.1.5 FET
1.1.6 SCR
1.1.7 TRIAC
1.1.8 DIAC
1.2 Verificar
características y
funcionamiento
estático de los
semiconductores
1.3 Consultar
manuales de
referencia cruzada
1.4 Elaborar el reporte
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Estructura del Contenido o Competencia
Módulo I
Diagnóstico de fallas a los sistemas básicos de
Electricidad y Electrónica
Submódulo III
Interpretación de parámetros de Electrónica básica
Contenido o
Competencia a
Desarrollar
RESULTADO
DE
1. Comprobar el funcionamiento estático de los
dispositivos electrónicos semiconductores
2. Aplicar técnicas de soldar y desoldar en circuitos
electrónicos
Interpretar información para operar equipos de medición de
acuerdo a las especificaciones del fabricante y los
lineamientos de seguridad establecidos
APRENDIZAJE
HABILIDAD
Operar instrumentos de medición electrónicos.
Manejar herramientas para electrónica
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Introducción al contenido
Hoy comenzamos nuestra aventura por el mágico mundo
de la electrónica, en donde juntos aprenderemos y
conoceremos los elementos que se encuentran dentro de
los aparatos electrónicos, el equipo que necesitamos para
quitar esos elementos, también aprenderemos técnicas
para volver a ponerlos y al mismo tiempo el equipo que se
utiliza para soldar y desoldar. Pareciera complicado pero es
más sencillo de lo que crees. La sustitución de estos
componentes es decir quitar y poner los componentes, es
muy importante porque de esta manera podemos reparar
diferentes equipos como el televisor, el radio, etc.
No te preocupes sabemos que tu aun no conoces
este tema, por tal motivo nosotros te llevaremos de
la mano para que empieces a dar tus primeros pasos
en fascinante mundo de la electrónica, y cuidaremos
de que aprendas bien para que después lo puedas
poner en práctica tu solo. Pero ojo, la corriente
eléctrica que se maneja en estos equipos es muy
peligrosa, por lo que es muy importante que sigas
las normas de seguridad vigentes para el uso de la
corriente eléctrica, y de esta manera empezar a crecer y aprender cada vez mas
en nuestra nueva aventura, y así, obtener los siguientes beneficios:
•
•
•
•
Acreditar el submódulo de la carrera de técnico en electrónica.
Trabajar en la industria.
Trabajar por tu propia cuenta.
Obtener ganancias económicas.
Por tal motivo este submódulo lo hemos titulado:
Interpretación de parámetros de electrónica básica
Lo cual significa que vas a conocer los elementos
electrónicos y de esta forma empezar a analizar
problemas en los equipos y por que no, repararlos
tu mismo para que empieces a trabajar en
empresas maquiladoras o en talleres reparando
los equipos electrónicos. Todo esto requiere de tu
esfuerzo y responsabilidad por lo cual te invito a
que le eches muchas ganas y aprendas
divirtiéndote con nosotros, no dejes pasar esta
gran oportunidad, anímate, ven y quédate con
nosotros!!
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Desarrollo de subtemas
1. Comprobar el funcionamiento estático de los dispositivos
electrónicos semiconductores
Además de los materiales conductores y los materiales no
conductores empleados en la electricidad, en la electrónica se
emplean diversos materiales semiconductores. Estos
materiales se comportan como conductores o como no
conductores, dependiendo de ciertas condiciones.
Los dispositivos electrónicos basados en semiconductores
están conformados en base a la unión, en diferentes formas, de diversos tipos de
material tipo p y n. El dispositivo más elemental es la unión p-n: cuando se tiene
una unión de un material p con un material n se dice que se tiene una unión p-n o
diodo semiconductor.
El diodo, el transistor y muchos
otros componentes electrónicos
están hechos con materiales
semiconductores.
Los
más
utilizados son el silicio y el
germanio.
•
Semiconductores de tipo N.
Se obtienen al añadir
impurezas como el fósforo
y el antimonio. Tienen gran
tendencia
a
captar
electrones.
•
Semiconductores de tipo P. Se obtienen al añadir impurezas como el boro o
el indio. Tienen gran tendencia a captar electrones.
Es el dispositivo semiconductor más sencillo y se
puede encontrar, prácticamente en cualquier circuito
electrónico. Los diodos se fabrican en versiones de
silicio (la más utilizada) y de germanio.
Símbolo del Diodo
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Los diodos constan de dos partes, una llamada N y la otra llamada P, separados
por una juntura llamada barrera o unión. Esta barrera o unión es de 0.3 voltios en
el germanio y de 0.6 voltios aproximadamente en el diodo de silicio.
¿Como funciona un diodo?
El semiconductor tipo N tiene electrones y el semiconductor positivo tiene huecos
(ausencia de electrones)
Cuando una tensión
positiva se aplica al
lado
P
y
una
negativa al lado N,
los electrones en el
lado
N
son
empujados al lado P
y
los
electrones
fluyen a través del material P mas allá de los límites del semiconductor.
De igual manera los huecos en el material P son empujados con una tensión
negativa al lado del material N y los huecos fluyen a través del material N.
En el caso opuesto, cuando una tensión positiva se aplica al lado N y una
negativa al lado P, los electrones en el lado N son empujados al lado N y los
huecos del lado P son empujados al lado P. En este caso los electrones en el
semiconductor no se mueven y en consecuencia no hay corriente
El diodo se puede hacer trabajar de 2 maneras diferentes:
Polarización directa: Es cuando 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.
Diodo en polarización directa
Polarización inversa: Es cuando 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.
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Diodo en polarización inversa
Nota: El funcionamiento antes mencionado se refiere al diodo ideal, esto quiere
decir que el diodo se toma como un elemento perfecto (como se hace en casi
todos los casos), tanto en polarización directa como en polarización inversa.
Aplicaciones del diodo: Los diodos tienen muchas aplicaciones, pero una de
las más comunes es el proceso de conversión de corriente alterna (C.A.) a
corriente continua (C.C.). En este caso se utiliza el diodo como rectificador
Puente rectificador
•
Diodo LED
Si alguna vez ha visto, unas pequeñas luces de
diferentes colores que se encienden y apagan, en algún
circuito electrónico, ha visto los diodos LED en
funcionamiento.
El LED es un tipo especial de diodo, que trabaja como un
diodo común, pero que al
ser atravesado por la
corriente eléctrica, emite
luz. Existen diodos LED
de varios colores que
dependen del material con el cual fueron
construidos. Hay de color rojo, verde, amarillo,
ámbar, infrarrojo.
Eléctricamente el diodo LED se comporta igual
que un diodo de silicio o germanio.
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Si se pasa una corriente a través del diodo semiconductor, se inyectan
electrones y huecos en las regiones P y N, respectivamente.
Dependiendo de la magnitud de la corriente, hay recombinación de los
portadores de carga (electrones y huecos). Hay un tipo de recombinaciones que
se llaman recombinaciones radiantes (aquí la emisión de luz). La relación entre
las recombinaciones radiantes y el total de recombinaciones depende del
material semiconductor utilizado (GaAs, GaAsP,y GaP)
Dependiendo del material de que está hecho el LED, será la emisión de la
longitud de onda y por ende el color.
Debe de escogerse bien la corriente que
atraviesa el LED para obtener una buena
intensidad luminosa y evitar que este se
pueda dañar. El LED tiene un voltaje de
operación que va de 1.5 V a 2.2 voltios
aproximadamente y la gama de corrientes
que debe circular por él está entre los 10
y 20 miliamperios (mA) en los diodos de
color rojo y de entre los 20 y 40
miliamperios (mA) para los otros LEDs.
Tiene enormes ventajas sobre las
lámparas indicadoras comunes, como su
bajo
consumo
de
energía,
su
mantenimiento casi nulo y con una vida
aproximada de 100,000 horas.
El diodo LED debe ser protegido. Una
pequeña cantidad de corriente en sentido
inverso no lo dañará, pero si hay picos
inesperados puede dañarse. Una forma
de protegerlo es colocar en paralelo con
el diodo LED pero apuntando en sentido
opuesto un diodo de silicio común.
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Algunas de las aplicaciones que tiene el diodo LED son muy variadas y aquí te
mostramos solo algunas de ellas:
- Se utilizan para desplegar contadores
- Para indicar la polaridad de una fuente de alimentación de corriente continua.
- Para indicar la actividad de una fuente de alimentación de corriente alterna.
- En dispositivos de alarma
•
Diodo Zener
El diodo zener es un tipo especial de diodo, que
diferencia del funcionamiento de los diodos comunes,
como el diodo rectificador (en donde se aprovechan
sus características de polarización directa y
polarización inversa) siempre se utiliza en polarización
inversa.
En este caso la corriente circula en contra de la flecha
que representa el mismo diodo.
Símbolo del Zener
Si el diodo zener se polariza en sentido directo se comporta como un diodo
rectificador común. Funcionando de esta manera el diodo zener mantiene entre
sus terminales un voltaje de valor constante. Se debe tomar en cuenta que cuando
el zener se polariza en modo inverso, si existe una corriente que circula en sentido
contrario a la flecha del diodo, pero de muy poco valor.
Analizando la curva del diodo zener se
ve, que en el lugar donde se marca
como región operativa, la corriente (Ir,
en la línea vertical inferior) puede variar
en un amplio margen, pero la tensión
(Vz) varía muy poco.
Esta se mantiene aproximadamente en
5.6 V. (para un diodo zener de 5.6 V).
La principal aplicación que se le da al
diodo Zener es la de regulador. Un
regulador con diodo zener ideal
mantiene una tensión fija predeterminado a su salida, sin importar las variaciones
de tensión en la fuente de alimentación y/o en la carga.
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Transistor Bipolar (BJT)
El transistor bipolar es el más común de los transistores, y como los diodos,
pueden ser de germanio o silicio. Existen dos tipos de transistores: el NPN y el
PNP, y la dirección del flujo de la corriente en cada caso, lo indica la flecha que se
ve en el gráfico de cada tipo de transistor.
El transistor es un dispositivo de 3 patillas con los siguientes nombres: base (B),
colector (C) y emisor (E), coincidiendo siempre, el emisor, con la patilla que tiene
la flecha en el gráfico de transistor.
El transistor es un amplificador de corriente, esto
quiere decir que si le introducimos una cantidad
de corriente por una de sus patillas (base), el
entregará por otra (emisor), una cantidad mayor a
ésta, en un factor que se llama amplificación.
Este factor se llama b (beta) y es un dato propio
de cada transistor.
Entonces:
- Ic (corriente que pasa por la patilla colector) es igual a b (factor de amplificación)
por Ib (corriente que pasa por la patilla base).
- Ic = β * Ib
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- Ie (corriente que pasa por la patilla emisor) es del mismo valor que Ic, sólo que,
la corriente en un caso entra al transistor y en el otro caso sale de el, o viceversa.
Según la fórmula anterior las corrientes no
dependen del voltaje que alimenta el
circuito (Vcc), pero en la realidad si lo hace
y la corriente Ib cambia ligeramente
cuando se cambia Vcc. Ver figura.
En el segundo gráfico las corrientes de
base (Ib) son ejemplos para poder
entender que a más corriente la curva es
más alta
Configuraciones: Hay tres tipos de
configuraciones
típicas
en
los
amplificadores con transistores, cada una de ellas con características especiales
que las hacen mejor para cierto tipo de aplicación y se dice que el transistor no
está conduciendo. Normalmente este caso se presenta cuando no hay corriente
de base (Ib = 0)
COLECTOR COMUN
EMISOR COMUN
BASE COMUN
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Transistor UJT
El transistor UJT (transistor de unijuntura - Unijunction
transistor) es un dispositivo con un funcionamiento
diferente al de otros transistores. Es un dispositivo de
disparo. Es un dispositivo que consiste de una sola unión
PN
Físicamente el UJT consiste de una barra de material tipo
N con conexiones eléctricas a sus dos extremos (B1 y B2) y de una conexión
hecha con un conductor de aluminio (E) en alguna parte a lo largo de la barra de
material N.
Terminales de un UJT
En el lugar de unión el aluminio crea una región tipo P en la barra, formando así
una unión PN. Ver el siguiente gráfico
Construcción y símbolo de un UJT
Como se dijo antes este es un dispositivo de disparo. El disparo ocurre entre el
Emisor y la Base1 y el voltaje al que ocurre este disparo está dado por la fórmula:
Voltaje de disparo = Vp = 0.7 + n x VB2B1
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Donde:
- n = intrinsic stand off radio (dato del fabricante)
- VB2B1 = Voltaje entre las dos bases
La fórmula es aproximada porque el valor establecido en
0.7 puede variar de 0.4 a 0.7 dependiendo del
dispositivo y la temperatura.
•
FET
El FET es un dispositivo semiconductor que controla un flujo de corriente por un
canal semiconductor, aplicando un campo eléctrico perpendicular a la trayectoria
de la corriente.
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El FET está compuesto de una parte de silicio tipo N, a la cual se le adicionan
dos regiones con impurezas tipo P llamadas compuerta (gate) y que están unidas
entre si.
Los terminales de este tipo de transistor se llaman
Drenador (drain), Fuente (source) y el tercer
terminal es la compuerta (gate) que ya se conoce.
La región que existe entre el drenador y la fuente y
que es el camino obligado de los electrones se llama
"canal". La corriente circula de Drenaje (D) Fuente
(S).
Este tipo de transistor se polariza de manera diferente al transistor bipolar. El
terminal de drenaje se polariza positivamente con respecto al terminal de fuente
(Vdd) y la compuerta o gate se polariza negativamente con respecto a la fuente (Vgg).
La curva característica del FET.
Este gráfico muestra que al aumentar el voltaje Vds (voltaje drenador - fuente),
para un Vgs (voltaje de compuerta) fijo, la corriente aumenta rápidamente (se
comporta como una resistencia) hasta llegar a un punto A (voltaje de estricción),
desde donde la corriente se mantiene casi constante hasta llegar a un punto B
(entra en la región de disrupción o ruptura), desde donde la corriente aumenta
rápidamente hasta que el transistor se destruye.
Si ahora se repite este gráfico para más de un voltaje de compuerta a surtidor
(Vgs), se obtiene un conjunto de gráficos. Ver que Vgs es "0" voltios o es una
tensión de valor negativo.
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Si Vds se hace cero por el
transistor no circulará ninguna
corriente.
Para saber cual es el valor de la corriente se utiliza la fórmula de la curva
característica de transferencia del FET.
La fórmula es: ID = IDSS (1 - [Vgs / Vgs (off)] )
Donde:
- IDSS es el valor de corriente cuando
Vgs = 0
Vgs (off) es el voltaje cuando ya no hay paso
de corriente entre drenaje y fuente (ID = 0)
- Vgs es el voltaje entre la compuerta y la
fuente para la que se desea saber ID
Resistencia del canal RDS
Como Vgs es el voltaje que controla el paso de la corriente ID (regula el ancho del
canal), se puede comparar este comportamiento como un resistor cuyo valor
depende del voltaje VDS. Esto es sólo válido para Vds menor que el voltaje de
estricción (ver punto A en el gráfico). Entonces si se tiene la curva característica
de un FET, se puede encontrar la resistencia RDS con la siguiente fórmula:
RDS = VDS / ID
SCR
Tiristor SCR (Rectificador controlado de silicio)
El Tiristor es un dispositivo semiconductor de 4 capas que funciona como un
conmutador casi ideal.
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Símbolo y estructura
A = ánodo, G = compuerta o Gate, C=K=cátodo
Funcionamiento básico
Al aplicarse una corriente IG al terminal G (base de
Q2 y colector de Q1), se producen dos corrientes:
IC2 = IB1. IB1 es la corriente base del transistor Q1
y causa que exista una corriente de colector de Q1
(IC1) que a su vez alimenta la base del transistor
Q2 (IB2) , este a su vez causa más corriente en
IC2, que es lo mismos que IB1 en la base de Q1,
y......
Este proceso regenerativo se repite hasta saturar
Q1 y Q2 causando el encendido del tiristor.
De todo lo anterior se deduce que la entrada en conducción del tiristor depende
de la señal que se aplicó en su puerta, pero su permanencia en este estado ya
no depende de ella porque es la propia realimentación interna del dispositivo la
que le mantiene en conducción. Por lo tanto, podrá
suprimirse la señal de la puerta sin ejercer ninguna influencia
sobre dicha conducción. El tiristor ha quedado disparado.
Los parámetros del SCR son:
- VRDM: Máxima tensión inversa de cebado (VG = 0)
- VFOM: Máxima tensión directa sin cebado (VG = 0)
- IF: Máxima corriente directa permitida.
- PG: Máxima disipación de potencia entre compuerta y
cátodo.
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- VGT-IGT: Máxima tensión o corriente requerida en la compuerta (G) para el
cebado
- IH: Mínima corriente de ánodo requerida para mantener cebado el tiristor
- dv/dt: Máxima variación de tensión sin producir cebado.
- di/dt: Máxima variación de corriente aceptada antes de destruir el tiristor.
Aplicaciones
Las aplicaciones de los tiristores se extienden desde la
rectificación controlada de la corriente alterna, en sustitución
de los diodos convencionales, hasta la realización de
determinadas conmutaciones de baja potencia en circuitos
electrónicos, pasando por los inversores que transforman la
corriente continua en alterna.
Curva característica
La siguiente figura muestra la
dependencia entre la tensión de
conmutación y la corriente de
compuerta.
Cuando el tiristor está polarizado
en inversa se comporta como un
diodo común (ver la corriente de
fuga característica).
En la región de polarización en
directo el tiristor se comporta también como un diodo común, siempre que el
tiristor ya haya sido activado (On). Ver los puntos D y E. Para valores altos de
corriente de compuerta (IG) (ver punto C), la tensión de ánodo a cátodo es menor
(VC). Si la IG disminuye, la tensión ánodo-cátodo aumenta. (ver el punto B y A, y
la tensión ánodo-cátodo VB y VA). Concluyendo, al disminuir la corriente de
compuerta IG, la tensión ánodo-cátodo tenderá a aumentar antes de que el SCR
conduzca (se ponga en On)
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TRIAC
El Triac es un dispositivo semiconductor que pertenece
a la familia de los dispositivos de control por tiristores.
El triac es en esencia la conexión de dos tiristores en
paralelo pero conectados en sentido opuesto y
compartiendo la misma compuerta.
El triac sólo se utiliza en
corriente alterna y al igual que
el tiristor (SCR), se dispara por
la compuerta. Como el triac funciona en corriente alterna,
habrá una parte de la onda que será positiva y otra
negativa.
La parte positiva de la onda (semiciclo positivo) pasará
por el triac siempre y cuando haya habido una señal de
disparo en la compuerta, de esta manera la corriente circulará de arriba hacia
abajo (pasará por el tiristor que apunta hacia abajo), de igual manera:
La parte negativa de la onda (semiciclo negativo) pasará por el triac siempre y
cuando haya habido una señal de disparo en la compuerta, de esta manera la
corriente circulará de abajo hacia arriba (pasará por el tiristor que apunta hacia
arriba). Para ambos semiciclos la señal de disparo se obtiene de la misma patilla
(la puerta o compuerta).
Lo interesante es, que se puede controlar el momento de disparo de esta patilla y
así, controlar el tiempo que cada tiristor estará en conducción (recordar que un
tiristor sólo conduce cuando ha sido disparada (activada) la compuerta y entre
sus terminales hay un voltaje positivo de un valor mínimo para cada tiristor)
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Entonces, si se controla el tiempo que cada tiristor está en conducción, se puede
controlar la corriente que se entrega a una carga y por consiguiente la potencia
que consume.
Una aplicación muy común es el atenuador
luminoso de lámparas incandescentes (circuito
de control de fase).
Donde:
- Ven: Voltaje aplicado al circuito (A.C.)
- L: lámpara
- P: potenciómetro
- C: condensador (capacitor)
- R: Resistencia
- T: Triac
- A2: Anodo 2 del Triac
- A3: Anodo 3 del Triac
- G: Gate, puerta o compuerta del Triac
El triac controla el paso de la corriente alterna a la lámpara (carga), pasando
continuamente entre los estados de conducción (cuando la corriente circula por el
triac) y el de corte (cuando la corriente no circula).
Si se varía el potenciómetro, se varía el tiempo de carga del condensador
causando que se incremente o reduzca la diferencia de fase de la tensión de
alimentación y la que se aplica a la compuerta
•
DIAC
El DIAC es un diodo de disparo bidireccional, especialmente diseñado para
disparar TRIACs y Tiristores (es un dispositivo disparado por tensión). Tiene dos
terminales: MT1 y MT2.
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El DIAC se comporta como dos diodos zener conectados en
serie, pero orientados en forma opuesta. La conducción se da
cuando se ha superado el valor de tensión del zener que está
conectado en sentido opuesto.
El DIAC normalmente no conduce, sino
que tiene una pequeña corriente de
fuga. La conducción aparece cuando la
tensión de disparo se alcanza.
Cuando la tensión de disparo se
alcanza, la tensión en el DIAC se reduce
y entra en conducción dejando pasar la
corriente necesaria para el disparo del
SCR o TRIAC. Se utiliza principalmente
en aplicaciones de control de potencia
mediante control de fase.
La curva muestra que para voltajes
aplicados en sentido directo e inverso, la operación
es prácticamente idéntica.
Un DIAC no permite flujo de corriente mientras
que no alcanza el voltaje de ruptura (VBO). Una
vez alcanzado el voltaje de ruptura, el DIAC pasa a
conducción y la corriente aumenta rápidamente
mientras el voltaje en las terminales disminuye. Es
debido a este aumento rápido en la corriente es lo
que produce los pulsos de corriente.
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Sus principales características son:
- Tensión de disparo
- Corriente de disparo
- Tensión de simetría (ver gráfico anterior)
- Tensión de recuperación
- Disipación de potencia (Los DIACs se fabrican con capacidad de disipar potencia
de 0.5 a 1 watt.)
Verificar las características
semiconductores
y
funcionamiento
estático
de
los
¿Como probar diodos y transistores?
¿Como probar un diodo?
Poder determinar si un diodo está en buen estado o
no es muy importante en la vida de un técnico en
electrónica, pues esto le permitirá poner a funcionar
correctamente un artículo electrónico.
Cuando se está implementando un circuito o
revisando un proyecto, es indispensable saber en que
estado se encuentran los componentes que utiliza.
Hoy en día existen multímetros (VOM) digitales que
permiten probar con mucha facilidad un diodo, pues ya
vienen con esta alternativa listos de fábrica.
El caso que se presenta aquí es el método típico de
medición de un diodo con un multímetro analógico (el
que tiene una aguja)
Para empezar, se coloca el selector para medir
resistencias (ohmios / ohms), sin importar de momento la escala.
Se realizan las dos pruebas siguientes:
- Se coloca el cable de color rojo en el
ánodo de diodo (el lado de diodo que no
tiene la franja) y el cable de color negro en el
cátodo (este lado tiene la franja), el
propósito es que el multímetro inyecte una
corriente continua en el diodo (esto es lo que
hace cuando mide resistencias). Si la
resistencia que se lee es baja indica que el
diodo, cuando está polarizado en directo
funciona bien y circula corriente a través de
él (como debe de ser). Si esta resistencia es
muy alta, puede ser síntoma de que el diodo
está "abierto" y tenga que ser reemplazado.
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Se coloca el cable de color rojo en el cátodo y el cable negro en el ánodo. En este
caso como en anterior el propósito es hacer circular corriente a través del diodo,
pero ahora en sentido opuesto a la flecha de este. Si la resistencia leída es muy
alta, esto nos indica que el diodo se comporta como se esperaba, pues un diodo
polarizado en inverso casi no conduce corriente. Si esta resistencia es muy baja
podría significar que el diodo esta en "corto" y tenga que ser reemplazado.
¿Como probar un transistor?
Para probar transistores bipolares hay que analizar un
circuito equivalente de éste, en el que se puede utilizar lo
aprendido al probar diodos.
Los circuitos equivalentes de los transistores bipolares NPN y PNP están
compuestos por diodos y se sigue la misma técnica que probar diodos comunes.
La prueba se realiza entre el terminal de la base (B) y el terminal E y C. Los
métodos a seguir en el transistor NPN y PNP son opuestos. Al igual que con el
diodo, si uno de estos "diodos del equivalentes del transistor" no funcionan cono
se espera hay que cambiar el transistor.
Nota: Aunque este método es muy confiable (99 % de los casos), hay casos en
que, por las características del diodo o el transistor, esto no se cumple. Para
efectos prácticos se sugiere tomarlo como confiable en un 100.
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Probador de usos múltiples
Este sencillo y económico implemento para el taller de reparaciones, permite
probar y verificar diversos componentes electrónicos, como: Zener, VDR, Diac,
Diodos de Alto Voltaje, Condensadores y más.
Se trata de una fuente de aprox. 500VDC, de muy baja corriente (unos pocos
microamperios), obtenida directamente de la propia red eléctrica de 110 o
220VAC, mediante un circuito triplicador (110V) o duplicador (220V) según sea el
caso.
Componentes para la versión de 110/120V:
D1, D2 y D3 - Diodos 1N4007 o similares
C1, C2, C3 y C4 - Condensadores electrolíticos 4.7uF 350V
R1 y R2 - Resistencias 10 Mohm 1/2W
R3 y R4 - Resistencias 1 Mohm 1/2W
R5 - Resistencia 10 Kohm 3W
LED - LED (Diodo Emisor de Luz)
SW1 y SW2 - Interruptores del tipo "pulsador" normalmente abierto
Varios: cables, conectores, caja de proyecto, etc.
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Componentes para la versión de 220V:
D1, D2 - Diodos 1N4007 o similares
C1 - Dos condensadores de 10uF 250V conectados en serie.
C2 - Condensador electrolítico 4.7uF 450V
C3 y C4 - Condensadores electrolíticos 4.7uF 350V
R1 y R2 - Resistencias 10 Mohm 1/2W
R3 y R4 - Resistencias 1 Mohm 1/2W
R5 - Resistencia 18 Kohm 5W
LED - LED (Diodo Emisor de Luz)
SW1 y SW2 - Interruptores del tipo "pulsador" normalmente abierto
Varios: cables, conectores, caja de proyecto, etc.
(R5 y el LED son opcionales, pueden ser omitidos, pero se recomienda su uso,
para tener una indicación visual de la operación del dispositivo)
Recomendaciones:
Este dispositivo debe usarse con un multímetro digital de alta resistencia interna
(10 Mohm como mínimo), ya que la misma influye directamente en la lectura de
voltaje. Cuanto más baja es la resistencia interna del instrumento, más caerá el
voltaje por la carga que el propio instrumento representa. Sería ideal su uso con
un
VTVM
o
un
multímetro
FET,
si
se
dispone
de
uno.
También puede usarse un multímetro analógico del tipo de 20.000 ohm/vol. (o
superior), en la escala de 500, 600 o más VDC
Precauciones Importantes:
Aunque el dispositivo cuenta con resistencias
limitadoras (R3 y R4) y doble interruptor (SW1 y
SW2), debido a que maneja un voltaje elevado y
que funciona directamente conectado a la red
eléctrica, se recomienda tener mucha precaución
en su manejo, como por ejemplo:
o Usar conectores del tipo caimán (cocodrilo) con cubierta aislante
para conectar el componente en prueba y el multímetro (tester).
o No tocar el componente o sus conexiones mientras se está
oprimiendo los pulsadores (SW1,SW2).
o Descargar el dispositivo, una vez culminada cada prueba,
cortocircuitando sus terminales por algunos segundos.
o De ser posible, utilizar el probador conectado a la red eléctrica a
través de un transformador aislador de línea (relación 1:1).
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Prueba de Diodos Zener:
Se conecta el zener a probar junto con el voltímetro
(o muntímetro en la escala correspondiente), se
aplica el voltaje, presionando ambos pulsadores, y
se observa la indicación del instrumento.
Si el Diodo Zener está en buen estado, en sentido
"directo" la lectura será la misma de un diodo
normal en sentido de conducción (aprox. 0.6 a
0.7V). En sentido inverso, la lectura será la
correspondiente a la tensión de "Zener" del diodo
en prueba. (Pueden presentarse pequeñas
diferencias. La tolerancia en la mayoría de los
diodos zener, suele ser del 5%)
Prueba de VDR o Varistores:
Conectar el componente a probar y el
voltímetro (o multímetro en la escala
correspondiente) a los terminales del
probador, aplicar el voltaje, presionando
ambos pulsadores, y se observa la
indicación del instrumento. Luego se
invierte la conexión del componente y se
repite el procedimiento.
En ambos casos la lectura debe se
similar, con no más de un 5% de
diferencia, y debe corresponder con las
especificaciones técnicas del componente en prueba.
Prueba de Diac:
El mismo procedimiento utilizado para la prueba de VDRs o Varistores
Prueba de diodos rectificadores:
Se conecta el diodo a probar junto con el voltímetro (o multímetro en la escala
correspondiente), se aplica el voltaje, presionando ambos pulsadores, y se
observa la indicación del instrumento.
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Si el Diodo está en buen estado, en sentido "directo" o
de conducción (ánodo al terminal + y cátodo al
terminal -) la lectura será aproximadamente 0.5 a
0.7V, que corresponde a la caída de voltaje en la
juntura del diodo y depende del tipo y características
del diodo.
En sentido inverso o de no conducción, la lectura será
la correspondiente a la tensión del propio dispositivo
(entre 300 a 500V dependiendo del instrumento
usado). Si conectado el diodo de esta forma, el voltaje
no alcanza el mismo nivel de la fuente sin el diodo, es
indicio de que el mismo presenta fugas.
Prueba de Diodos de Alto Voltaje:
La prueba de
diodos de alto
voltaje, como los
usados en los
hornos
de
microondas,
triplicadores
y
etapas de alto
voltaje en TV, es similar a la descrita anteriormente, con la diferencia de que estos
diodos, suelen tener una caída de voltaje en sentido "directo" o de conducción,
que puede estar en el orden de varios voltios (entre 5 a 50V). Por ejemplo: los
diodos del tipo usado en la fuente del magnetrón de hornos de microondas, suelen
presentar una caída de voltaje de unos 5 a 6V.
Prueba de Fugas en Condensadores:
Las fugas en el dieléctrico de condensadores de alto
voltaje, como por ejemplo, los usados en etapas de salida
horizontal de TV y monitores, son en algunos casos,
difíciles de detectar con un Ohmetro o multímetro común,
debido a que estos utilizan una fuente de voltaje bajo (3 a
9V).
Para verificar fugas en condensadores con el dispositivo
descrito aquí, se procede de la siguiente forma: Se conecta
el voltímetro, se oprimen los pulsadores y se toma la lectura del voltaje presente
en los terminales (entre 300 a 500V dependiendo del instrumento usado) luego se
conecta el condensador y se vuelve a oprimir los pulsadores. Puede tardar unos
segundos en cargarse dependiendo de la capacidad del condensador, pero debe
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alcanzar el mismo voltaje medido anteriormente. Si eso no ocurre, y el voltaje
permanece más bajo, es indicio de que el condensador tiene "fugas".
¡ ATENCION ! - Descargar siempre los condensadores después de esta prueba,
poniendo en cortocircuito sus terminales, de lo contrario se expone a una
desagradable experiencia.
Otras Aplicaciones:
Este dispositivo, también puede ser útil para detectar fugas
entre diferentes bobinados de transformadores y Flyback.
También para comprobar la continuidad de bobinados
secundarios de flyback de TV y monitores, que incorporan
internamente diodos de alto voltaje.
Sin duda, un técnico ingenioso, encontrará muchas otras
aplicaciones a este singular dispositivo.
Probador de tiristores
Cuando se utiliza un voltímetro o metro para
comprobar tiristores, no se obtienen lecturas seguras;
sin embargo, con este sencillo circuito los resultados
son diferentes.
De fácil y económica fabricación, consta de
un transformador (Tr) que convierte el voltaje
de 110 a 5 V (puede entregar de 3 a 6 V), y
la corriente de 100 a 300 mA.
También lo componen: cuatro rectificadores
(D1, D2, D3 y D4), un condensador de 1000
µf a 10 V para disminuir
los picos eléctricos, un
diodo zener (Z) de 3 a 5 V, dos resistencias (R1 y R2) de 10
ohms (0,25 W), dos diodos led (50 a 100 mA con 1,5 V)) que
indican el paso de la corriente, y un interruptor I1.
¿Cuándo un tiristor no presenta problemas?
Una comprobación segura requiere de tres pasos: Primero,
debe energizarse el circuito para que el voltaje secundario,
rectificado y filtrado, se estabilice en el Zener y llegue al
tiristor (T1) a través de los leds, con el interruptor (I1) abierto.
Si los leds no se encienden, significa que T1 puede estar en
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buen estado, pero no es seguro. Como segundo paso, cierre I1, para que la
corriente circule y active los leds.
Por último, abra I1, y entonces los leds deben continuar encendidos hasta que se
le corte la energía al circuito. Si ocurre lo contrario (leds apagados), el tiristor a
prueba está defectuoso. Solo cumpliendo las orientaciones anteriores, sabremos
si el tiristor está en buen estado técnico.
Pasos para la comprobación
o
Se energiza el circuito, I1 abierto; debe existir voltaje, pero no circulará la corriente.
Leds apagados.
o
Cerrado I1, circula corriente y se encenderán los leds.
o
Se abre I1, debe circular corriente y los leds se encenderán.
Consultar manual de referencias cruzadas
Para elegir un semiconductor, ya sea para su reemplazo o para el diseño de un
circuito electrónico, existe una serie de documentos técnicos que colaboran en
este proceso de selección.
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Los fabricantes y distribuidores de componentes electrónicos, presentan distintos
materiales impresos para la selección de semiconductores, en formato electrónico
o impreso en papel.
o Consultar manuales de referencia
o Tipos de documentos técnicos
o Manual de referencias
El manual de referencia, es una publicación que contiene la descripción de un
sistema o dispositivo, la estructura y principio de funcionamiento. También suele ir
acompañado de un circuito de aplicación o de ensayo, así como ejemplos de
aplicaciones.
Guía del usuario
La Guía del Usuario contiene instrucciones de funcionamiento orientadas a la
aplicación del dispositivo o producto. Una Guía del
Usuario difiere, de un Manual de Referencias en los
siguientes aspectos:
•
•
•
•
La mayoría de información es procesal, no
funcional.
El volumen de información es generalmente
menor, que en un Manual de Referencias.
Normalmente esta escrito en lenguaje más
coloquial, usándose la conjugación en segunda
persona del singular (tú, ud.). Distinto del
Manual de Referencias.
Puede contener fotografías y dibujos en detalle, en lugar de ilustraciones
simples que se encuentran a menudo en los Manuales de Referencias.
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Guía de bolsillo
Una Guía del Bolsillo es un documento de tamaño
reducido que contiene información técnica reducida de un
dispositivo. En las Guía del Bolsillo, se encuentran;
diagramas de bloques, distribución de patitas o "pines",
instrucción en orden alfabético, listado de vendedores y
distribuidores del producto, etc.,
Anexo
El anexo o "addendum", es una publicación adicional que contiene información
adicional, omitida o en reemplazo, de puntos tratados en publicaciones anteriores.
Generalmente se publican anexos individuales en forma acumulativa, hasta la
próxima revisión del documento primario, donde ya son incluidos los anexos.
Nota de Aplicación
Una nota de aplicación, es un documento que
contiene información de aplicación específica y
práctica de un determinado componente. Es
común que en la nota de aplicación se incluya la
dirección postal, electrónica y números
telefónicos, etc. donde es posible dirigirse por un
problema técnico particular. También se suele
indicar la disponibilidad de algún tipo de
software.
Guía de Selección
Una Guía de Selección es un documento tipo tríptico, donde se publica
regularmente, algunas de las principales características de un dispositivo. Algunas
Guías de Selección se publican en forma de libro y contienen información
previamente publicada en forma de boletines. En estos casos se le suele llamar
Master Selector Guide.
Vista previa del producto
Una Vista Previa del Producto, es un documento que
reúne varios aspectos de un mismo artículo, puesto a
consideración en fase preliminar de desarrollo. En un
informe tipo Vista Previa del Producto, sólo existe
información primaria susceptible de ser modificada en el
mediano plazo. Es común que el informe sea acompañado
por la inscripción: preliminar "preliminary", generalmente
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en tamaño grande y en marca de agua sobre texto. Así como la leyenda "La
empresa se reservas el derecho de modificar o discontinuar este producto sin
previo aviso."
Datos técnicos
En un informe de Datos Técnicos, se
exponen los datos del producto en plena
producción.
Reemplaza
el
Informe
Avanzado.
El documento de Datos Técnico es
virtualmente el mismo que se presenta en la
Vista Previa del Producto y el que contiene
el Informe Avanzado, con la excepción que
proporciona información solo disponible para
un producto en plena producción.
En un hoja de Datos Técnicos, la
presentación de producto es más completa y
comprensiva que en los documentos de
información preliminar y no suele contener
cláusulas respecto a las posibles modificaciones. El informe de Datos Técnicos,
suele conocerse también, con el nombre de Hojas de Datos "Datasheet", si bien,
estrictamente hablando, no es lo mismo.
Hoja de Datos
En la hoja de datos el fabricante proporciona la mayor cantidad de datos de su
producto. La hoja de datos constituye una herramienta fundamental para el
diseñador electrónico.
Manual de datos
Un manual de datos, está compuesto por una serie de Hojas de Datos
"Datasheet", de un mismo fabricante, organizado generalmente por áreas
temáticas. Por ej. Reguladores de Tensión (Voltage Regulator), Circuitos lineales
(Linear Circuit) , etc.
Manual de Reemplazo
En un manual de reemplazo, se encuentra el equivalente (si lo hubiera) de un
semiconductor averiado, que no se consigue en plaza.
Hay que tener en cuenta que el reemplazo es unívoco, es decir; que el
componente sugerido como reemplazo puede substituir al reemplazado pero no
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viceversa. Por ej. un diodo rectificador 1N4007 puede
reemplazar un 1N4001, pero no a la inversa.
Los manuales de reemplazo, constituyen
herramienta fundamental para el técnico reparador
una
Manual de Equivalencia
Los manuales de equivalencia son similares a los de reemplazo, pero brindan una
equivalencia mas directa entre componentes: Se suele hablar en estos casos de:
Remplazo directo. Por ej. un CD4011 como reemplazo de un MC14011.
Referencias cruzadas
En un documento técnico denominado Referencias Cruzadas, un determinado
fabricante, propone el reemplazo de un componente manufacturado por la
competencia, por uno de su marca. Es estos casos es posible encontrar,
reemplazos directos o reemplazos similares. Los manuales de reemplazo y/o de
equivalencia son generados por editores independientes. Mientras que las
referencias cruzadas son editadas por los fabricantes.
Qué son las referencias cruzadas, cómo se construyen y para qué se
utilizan.
Una consulta de referencias cruzadas es aquella que nos permite visualizar los
datos en filas y en columnas, estilo tabla, por ejemplo:
Producto / Año 1996 1997
Pantalones
1.250 3.000
Camisas
8.560 1.253
Zapatos
4.369 2.563
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Páginas web para consultar Referencias cruzadas:
•
http://www.futuroelectronico.com.ar/inicio/enlaces.htm
•
http://nte01.nteinc.com/nte/NTExRefSemiProd.nsf/$$Search?OpenForm
•
http://www.hasa.com.ar/textos.php?cod=TE6014
2. Aplicar técnicas de soldar y desoldar en circuitos
electrónicos
•
Procedimiento general para retirar un componente
Controlamos la temperatura del soldador
(25 watts como máximo) y aplicamos una
pequeña cantidad de pasta para soldar
en los terminales del componente que
vamos a retirar con un palillo.
Luego damos calor con el soldador
(recuerde: 25W máximo) en todas las
terminales sin preocuparnos de que se
vaya a enfriar el estaño.
Una vez que “pasamos” el soldador por todos los terminales, levantamos
suavemente el componente por un extremo usando un destornillador de relojero
pequeño.
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Este proceso no es para nada difícil
y el componente se desprende
“como por arte de magia”. Una vez
que retiramos el componente
podemos comprobar que no se
produjo ningún daño en el circuito
impreso.
Lógicamente, tanto en el integrado
como en la placa de circuito
impreso quedan residuos de la
“pasta” que se formó con el estaño.
Para
retirar
esos
residuos,
colocamos flux antioxidante en una
malla desoldadora, tal como se
muestra en la figura.
y retiramos todos los restos, pasando la
malla y el soldador tanto sobre el circuito
como sobre la placa de circuito impreso.
Con un cotonete embebido en alcohol
isopropílico, limpiamos el área y queda listo para
soldar un nuevo componente.
Podemos
recuperar
los
componentes
retirados, pasando el soldador y la malla con
el flux sintético antipuente sobre todos los
terminales del componente y limpiándolo con
el alcohol isopropílico.
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Procedimiento especial para retirar componentes pegados al circuito
impreso
Se debe seguir un procedimiento como el que describimos a continuación:
1. Se coloca la pasta en la malla desoldadora y la pasamos junto con el cautín
sobre las terminales y las pistas del circuito
impreso, hasta que hayamos retirado todos los
residuos.
2. Luego nos colocamos un lente con iluminación
(para ver correctamente lo que hacemos) y
usando un alfiler, movemos suavemente cada
uno de los terminales, asegurándonos que estén
desoldados.
3. Si todos los terminales están sueltos, hacemos
palanca suavemente y el componente saldrá sin
ninguna dificultad. Para finalizar, pasamos la
malla y el soldador para quitar los residuos y limpiamos con un cotonete
con alcohol.
•
Productos químicos para retirar componentes SMD
Si bien son pocos los productos que se
consiguen en el mercado Latinoamericano, ya
hemos hablado, por ejemplo del Celta
(Español), del Solder Zapper (mexicano) o el
Desoldador Instantáneo (argentino).
Cualquiera de ellos retira todo tipo de
componentes SMD, convencionales, thruhole, etc, sin importar el número de
terminales o tipo de encapsulado de una
manera muy fácil, económica, 100% seguro y
sin necesidad de herramientas costosas.
Si va a utilizar estos elementos, las herramientas necesarias para poder desoldar
un integrado son:
1) Producto químico catalizador para desoldar componentes SMD
2) Líquido flux sintético antipuente (flux antioxidante).
3) Soldador tipo lápiz (de 20 a 25W de potencia como máximo y que la punta
de ésta sea fina y en buen estado).
4) Palillo de madera, cotonete(s), malla desoldadora, desarmador de relojero
pequeño, pinzas de corte.
5) Alcohol isopropílico (como limpiador).
6) Pulsera antiestática o mesa antiestática.
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Como soldar y desoldar componentes SMD sin herramientas profesionales
Hoy en día, prácticamente todos los circuitos
electrónicos
comerciales
poseen
componentes de montaje superficial que son
difíciles de reemplazar si no se cuenta con
herramientas adecuadas, lo que suele
dificultar el trabajo del técnico reparador. La
incorporación de estos componentes SMD
en los equipos electrónicos, trajo consigo la
ventaja de poder fabricar aparatos más
compactos y eficientes; y si bien esto
beneficia a los usuarios, suele resultar un
"calvario" para los técnicos que deben
reemplazar alguno de estos componentes y
no cuentan con los recursos o conocimientos
necesarios.
Aquí se muestra una forma de cambiar componentes de montaje superficial con
herramientas comunes que están presentes en el banco de trabajo de todo técnico
reparador. El único elemento "extraño" es una cubeta de agua con ultrasonido que
suele ser muy útil para desengrasar ciertas piezas y hasta placas de circuito
impreso.
Los dispositivos de montaje superficial SMD o SMT (Surface Mount Technology)
se encuentran cada vez más con mayor proporción en
todos los aparatos electrónicos, gracias a esto, la
mayoría de los procesos involucrados en el
funcionamiento de los diferentes equipos se ha
agilizado
considerablemente,
trayendo
como
consecuencia grandes ventajas para los fabricantes,
que pueden ofrecer equipos más compactos sin
sacrificar sus prestaciones.
Sin embargo, todas estas ventajas pueden revertirse
en un momento dado, cuando en la prestación de sus
servicios, el técnico tenga que reemplazar algunos de
estos componentes.
Gracias al avance de la industria química, hoy es posible conseguir diferentes
productos que son capaces de combinarse con el estaño para bajar
“tremendamente” la temperatura de fusión y así no poner en riesgo la vida de un
microprocesador (por ejemplo), cuando se lo debe quitar de una placa de circuito
impreso.
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Hemos “probado” diferentes productos y, en su mayoría, permiten “desoldar” un
componente sin que exista el mínimo riesgo de levantar una pista de circuito
impreso.
El problema es que a veces suele ser dificultoso conseguir estos productos
químicos y debemos recurrir a métodos alternativos.
Para extraer componentes SMD de una placa de circuito impreso, para el método
que vamos a describir, precisamos los siguientes elementos:
•
•
•
•
•
•
•
Soldador de 20W con punta electrolítica de 1mm
de diámetro.
Soldador de gas para electrónica.
Flux líquido.
Estaño de 1 a 2 mm con alma de resina.
Malla metálica para desoldar con flux.
Unos metros de alambre esmaltado de menos
de 0,8mm de diámetro.
Recipiente con agua excitada por ultrasonidos (Opcional).
El flux es una sustancia que se aplica a una pieza de metal para que se caliente
uniformemente dando lugar a soldaduras parejas y de mayor calidad. El flux se
encuentra en casi todos los elementos de soldadura. Si corta un pedazo de estaño
diametralmente y lo pone bajo una
lupa, podrá observar en su centro
(alma)
una
sustancia
blanca
amarillenta que corresponde a “resina”
o flux. Esta sustancia química, al
fundirse junto con el estaño facilita que
éste se adhiera a las partes metálicas
que se van a soldar.
También puede encontrar flux en las
mallas metálicas de desoldadura de calidad (figura), el cual hace que el estaño
fundido se adhiera a los hilos de cobre rápidamente.
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Para explicar este método, vamos a explicar
cómo desoldar un circuito integrado para
montaje superficial tipo TQFP de 144
terminales, tal como se muestra en la figura.
En primer lugar, se debe tratar de eliminar
todo el estaño posible de sus patas. Para ello
utilizamos malla desoldante con flux fina,
colocamos la malla sobre las patas del
integrado y aplicamos calor con el objeto de
quitar la mayor cantidad de estaño.
Aconsejamos utilizar, para este paso, un
soldador de gas, de los que se hicieron populares en la década del 90 y que hoy
se puede conseguir en casas de productos importados (aunque cada vez son más
las casas de venta de componentes electrónicos que los trabajan).
El soldador de gas funciona con
butano, tienen control de flujo de
gas y es recargable. Puede
funcionar como soldador normal,
soplete o soldador por chorro de
aire caliente dependiendo de la
punta que utilicemos. Para la
soldadura en electrónica la punta
más utilizada es la de chorro de aire
caliente, esta punta es la indicada
para calentar las patas del integrado
con la malla desoldante para retirar la mayor cantidad de estaño posible.
El uso más común que se les da a estos soldadores en electrónica es el de soldar
y desoldar pequeños circuitos integrados, resistencias, condensadores y bobinas
SMD.
En la figura siguiente vemos el procedimiento para retirar la mayor cantidad de
estaño mediante el uso de una malla.
Una vez quitado todo el estaño que haya sido
posible debemos desoldar el integrado
usando el soldador de 25W, provisto con una
punta en perfectas condiciones que no tenga
más de 2 mm de diámetro (es ideal una punta
cerámica o electrolítica de 1 mm). Tomamos
un trozo de alambre esmaltado al que le
hemos quitado el esmalte en un extremo y lo
pasamos por debajo de las patas (el alambre
debe ser lo suficientemente fino como para que quepa debajo de las patas del
integrado, figura).
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El extremo del cable pelado se suelda a cualquier parte del PCB; con el extremo
libre del alambre (cuyo otro Terminal está soldado a la placa y que pasa por
debajo de los pines del integrado) tiramos hacia arriba muy suavemente mientras
calentamos las patas del integrado que están en contacto con él. Este
procedimiento debe hacerlo con paciencia y
de uno en uno, ya que corremos el riesgo de
arrancar una pista de la placa (figura).
Repetimos este procedimiento en los cuatro
lados del integrado asegurándonos que se
calientan las patas bajo los cuales va a pasar
el alambre de cobre para separarlos de los
pads.
Una vez quitado el circuito integrado por
completo (figura) hay que limpiar los pads
(lugares donde se conectan las patas del
integrado) para quitarles el resto de estaño;
para ello colocamos la malla de desoldadura
sobre dichos pads apoyándola y pasando el
soldador sobre ésta (aquí conviene volver a
utilizar el soldador de gas, figura).
Nunca mueva la malla sobre las pistas con
movimientos bruscos, ya que puede dañar
las pistas porque es posible que algo de estaño la una aún con la malla.
En el caso de que la malla se quede “pegada” a los pads, debe calentar y separar
cada zona, pero siempre con cuidado.
Nunca tire de ella, siempre sepárela con
cuidado. Si ha trabajado con herramientas
apropiadas, los pads (lugares donde se
conectan las patas del integrado) deberían
estar limpios de estaño y listos para que
pueda soldar sobre ellos el nuevo
componente, sin embargo, antes de
hacerlo, es conveniente aplicar flux sobre
los pads.
No importa la cantidad de flux, ya que el excedente lo vamos a limpiar con
ultrasonido. Cabe aclarar que hay diferentes productos químicos que realizan la
limpieza de pistas de circuito impreso y las preparan para una buena soldadura.
Estos compuestos pueden ser líquidos (en base a alcohol isopropílico) que se
aplica por medio de un hisopo común, o en pasta y hasta en emulsión contenida
en un aplicador tipo “marcador”. Luego deberemos colocar una muy pequeña
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cantidad de estaño sobre cada pad para que se suelde con el integrado en un
paso posterior.
Una vez limpia la superficie, debemos colocar el nuevo componente sobre los
pads con mucho cuidado y prestando mucha atención de que cada pin está sobre
su pad correspondiente. Una vez situado el componente en su lugar, acerque el
soldador a un pin de una esquina del integrado hasta que el estaño se derrita y se
adhiera a la pata o pin.
Posteriormente repita la operación con una pata
del lado opuesto. De esta manera, el integrado
queda inmóvil en el lugar donde deberá ser
soldado definitivamente, ahora tenemos que
aplicar nuevamente flux pero sobre las patas del
integrado, para que al aplicar calor en cada pata,
el estaño se funda sin inconvenientes, adhiriendo
cada pata con la pista del circuito impreso
correspondiente y con buena conducción
eléctrica.
Ahora caliente cada pata del integrado con el
soldador de punta fina, comprobando que el estaño
se funda entre las partes a unir. Haga este proceso
con cuidado ya que los pines son muy débiles y
fáciles de doblar y romper. Después de soldar
todos los pines revise con cuidado que todos los
pines hagan buen contacto con la correspondiente
pista de circuito impreso.
Ahora bien, es posible que haya colocado una
cantidad importante de flux y el sobrante genera
una apariencia desagradable. Para limpiarlo se
utiliza un disolvente limpiador de flux (flux remover,
flux frei) que se aplica sobre la zona a limpiar.
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Una vez aplicado debe colocar la placa de
circuito impreso dentro de un recipiente con
agua (sí, agua) a la que se somete a un
procedimiento
de
ultrasonido.
Un
transductor transmite ultrasonido al agua y
la hace vibrar, de manera que ésta entra
por todos los intersticios del PCB limpiando
el flux y su removedor, así como cualquier
otra partícula de polvo o suciedad que
pueda tener la placa.
Una vez limpia se seca el PCB con aire a presión (se puede utilizar un secador de
cabello) asegurándonos que no quede ningún resto de agua que pueda corroer
partes metálicas.
Procedimiento para retirar componentes convencionales
tipo thru-hole
Nos referimos a terminales que están soldados en ambas caras del circuito
impreso. En ambas caras aplicamos los primeros pasos anunciados en el primer
procedimiento. Colocamos flux antioxidante a la malla desoldadota y pasamos en
una cara del circuito la malla y el soldador sobre los terminales y las pistas hasta
retirar todos los residuos. Hacemos lo mismo en la otra cara.
Nos aseguramos con el alfiler que los terminales estén sueltos y usando uno o dos
destornilladores de relojero pequeño (según el caso) lo levantamos suavemente.
Una vez que retiramos el componente, observamos que no se haya producido
algún daño en ninguna de las dos caras del circuito impreso. También en este
caso pasamos la malla y el soldador hasta quitar todos los restos y limpiamos con
el cotonete con alcohol, la superficie.
Soldadura.
En concreto vamos a utilizar la soldadura blanda, que a
diferencia de otras soldaduras sólo pretende asegurar
la continuidad eléctrica de los dos elementos que se
quieren unir. La característica principal de la soldadura
blanda es que el metal que se funde para unir los dos
elementos, lo hace a una temperatura “baja” de 200 ºC,
temperatura que se puede conseguir fácilmente en
cualquier lugar.
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¿Qué se necesita?
Los elementos principales para realizar la soldadura blanda son el soldador y el
estaño. Hay otros que facilitan el trabajo, como alicates de puntas y de corte,
desoldador, tijeras, limas, lija, pinzas, etcétera.
El soldador más apropiado para realizar soldadura blanda sobre placa de circuito
impreso es el de tipo “lapicero”, con punta fina y potencia de 30 W o 40 W
(potencias mayores o menores entorpecen el trabajo).
Un mejor rendimiento, en la técnica de soldadura, se
consigue utilizando una estación de soldadura. Ésta
permite regular la temperatura del soldador (o
desoldador) adaptándose así a todo tipo de trabajos.
El estaño para la soldadura blanda es una aleación de
estaño y plomo al 60% y 40% respectivamente, que da
como resultado que la temperatura de fusión sea de 190 ºC. Se encuentra en
carretes de hilo más o menos grueso y de distintos pesos. El más aconsejable es
el de 1 mm de diámetro ya que permite controlar fácilmente la cantidad de estaño
fundido que se aporta a la soldadura.
Otra característica muy aconsejable es que tenga
almas de resina, que evitan tener que limpiar las
pequeñas cantidades de grasa o suciedad de los
terminales de los componentes antes de
soldarlos (una limpieza adicional solo se deberá
hacer cuando la grasa o suciedad sea muy
notable a la vista).
Las pinzas de punta sirven para sujetar los elementos
mientras se sueldan y cortar los trozos de terminales
sobrantes, convienen que sean de pequeño tamaño y que
resulten precisos y cómodos de utilizar. Las tijeras son
muy útiles para cortar terminales y cortar y pelar cables
conductores de cobre.
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El desoldador, de perilla o de vacío, nos permitirá
retirar el estaño de una zona de soldadura defectuosa
y poder repetirla en mejores condiciones.
Las características que debe cumplir el puesto de
soldadura son pocas pero de gran importancia para
que el resultado sea óptimo. El lugar debe contar con
una mesa con superficie resistente al calor o protegida de las quemaduras con un
tablero adecuado. Debe tener tamaño suficiente para poder disponer sobre ella de
una forma cómoda y ordenada la placa de circuito impreso, el soldador, los
componentes que nos disponemos a soldar, el esquema de componentes y el
resto de herramientas.
El lugar debe estar bien iluminado. Esto es
fundamental para poder revisar con precisión las
soldaduras y detectar los errores que hayan podido
suceder. Disponer de una lupa a mano facilita
mucho esta labor. Una soldadura defectuosa o
dudosa puede acarrear que el circuito ya terminado
no trabaje como se esperaba y nos obligará a
realizar laboriosas verificaciones que podrán acabar
con nuestra paciencia y con el trabajo realizado.
Debe haber una ventilación mínima, ya que la resina que contiene el estaño, al
fundirse, produce vapores que, sin ser tóxicos, pueden ser un poco molestos y dar
olores.
Los elementos de que debemos disponer en el puesto de trabajo son:
· Un lugar donde dejar el soldador sin peligro de que ruede o
pueda quemarse alguien con la punta. Hay soportes
especiales para ello, pero un soporte hecho por ti mismo con
un trozo de tabla de madera y un alambre doblado en “M”
para que la punta del soldador quede elevado y no toque la
madera (en último extremo puede servir un plato resistente al
calor)
· Un trozo de papel absorbente humedecido (casi empapado) con agua, para
limpiar el estaño “quemado” de la punta del soldador y
atemperarlo cuando se calienta demasiado. Los
soportes comerciales suelen disponer de una esponja
que puede ser utilizada para tal fin. Una pomada o
aerosol para aliviar quemaduras. Realizar la soldadura
blanda no es muy peligroso, pero antes o después
sufriremos una pequeña quemadura en los dedos que
tendrá menores consecuencias si se trata rápidamente
con un producto específico o con agua fría.
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Soldando
Obtener buenos resultados
de forma rápida exige un
poco de práctica y de
paciencia.
Al
principio
parece que todo, soldador,
estaño,
placa,
componentes... se rebelan
y no quieren permanecer
en el sitio donde lo
colocamos para suplir la
limitación que supone tener
dos manos solamente. Lo
dicho, paciencia y práctica.
¡A soldar!.
Primero debemos esperar a que el soldador esté suficientemente caliente, eso se
comprueba acercando la punta al extremo del estaño y comprobando que este
funde fácil y rápidamente, sin tener que insistir en ello.
Dejando a un lado el soldador disponemos el componente a soldar en el lugar de
la placa que le corresponde, comprobando su situación y la colocación correcta en
el esquema de componentes. De alguna forma debemos asegurarnos de que este,
al dar la vuelta a la placa para soldar por el lado de las pistas, no se mueva de su
sitio (esto se puede conseguir en los componentes de terminales largos
abriéndoselos un poco en la cara de soldaduras, también puedes ayudarte
colocando convenientemente sobre la mesa los alicates, pinzas o tijeras)
Debes tener en cuenta que algunos componentes son bastantes sensibles al
calor. Algunos de ellos incluso se deterioran si se les
aplica en exceso. Por este motivo, es aconsejable que
utilices, siempre que sea posible, zócalos para dichos
componentes.
Limpiamos los restos de estaño de la punta del soldador
en el papel humedecido y aplicamos un poco de estaño
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del carrete (poco) en la punta. A esto se le llama “mojar en estaño la punta del
soldador” y sirve para facilitar el paso siguiente.
Acercamos el soldador a la placa y lo ponemos en contacto con
el terminal del componente y la pista simultáneamente con el
objeto de calentarlos ambos por igual, si el calentamiento es
insuficiente o desigual en pista y terminal la soldadura no será
fiable (el estaño no se unirá bien a pista y terminal); si por el
contrario, el calentamiento es excesivo, podemos dañar o
destruir el componente a soldar (lo que supondrá reemplazarlo
por uno nuevo, esto es especialmente delicado en los circuitos integrados y
semiconductores) o ¡despegar la pista del soporte de la placa! (que nos obligará a
realizar una reparación mal hecha). Por todo esto hemos pasado todos, no pasa
nada. El tiempo de calentamiento es mayor cuanto mas grueso y grande es el
terminal a soldar (en algunos casos puede llegar a ser de varios segundos).
Una vez calentado el terminal y la pista del circuito, sin
apartar el soldador, acercamos el extremo del estaño al
lugar de la soldadura por el lado contrario del soldador. El
estaño debe fundir y rodear el terminal y la pista,
aumentando de tamaño a medida que aproximamos más
el carrete de estaño. Para facilitar la fusión del estaño
podemos tocar ligeramente con él la punta del soldador
antes de situarlo sobre la soldadura. También se facilita
mucho esta operación si el terminal se ha estañado
previamente dejando una pequeña cantidad de estaño en
él.
Cuando la cantidad de estaño depositada es la adecuada
para cubrir la pista y rodear el terminal retiramos el
soldador y el extremo del estaño y dejamos que la
soldadura se enfríe y solidifique con cuidado de que nada
se mueva de su sitio y sin soplar o hacer nada por
acelerar el proceso. El tiempo que tarda en enfriar la
soldadura depende de la cantidad de estaño depositada
y del tamaño de las pistas y terminales, pero no suele ser
muy largo.
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En ese momento ya tienes la soldadura realizada y solo resta verificar su aspecto
y extensión.
La característica principal de la soldadura blanda es que el metal que se funde
para unir los dos elementos, lo hace a una temperatura “baja” de 200 ºC,
temperatura que se puede conseguir fácilmente en cualquier lugar.
Soldadura aceptable y no aceptable
La soldadura debe tener un color gris brillante y
una forma redondeada y lisa. Debe recubrir sin
rebosar la pista sobre la placa de circuito impreso y
rodear por completo el terminal del componente,
bien adherido a el. La fijación debe ser sólida, sin
que el componente se mueva de la placa u oscile
una vez que esté soldado por completo.
Por desgracia, no siempre la soldadura sale como deseamos:
· Una soldadura de aspecto blanco mate,
superficie arrugada y estaño “pegajoso”.
Suele ser el resultado de haber calentado
más tiempo de la cuenta el estaño, de
que este ya estaba en la punta del
soldador desde hace rato o que el
soldador ya está demasiado caliente. No
sólo la soldadura no es fiable sino que
suelen aparecer “puntas” de estaño al
retirar el soldador que pueden hacer un
cortocircuito con otros terminales que se
encuentren próximos.
· En otras ocasiones el estaño forma una
“bola” alrededor del terminal y no cubre
bien la pista ni el terminal. Esta situación
es síntoma de poco calentamiento de la
zona de la soldadura o que el soldador no
ha alcanzado la temperatura adecuada.
La mejor solución en estos casos es eliminar todo el estaño y repetir el proceso
con el soldador limpio y a la temperatura adecuada. Esta operación no nos llevará
más de dos o tres minutos, mientras que no hacerlo en ese momento nos puede
suponer mucho más tiempo e importantes quebraderos de cabeza
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Revisión final
Lo primero es revisar por última vez la placa, fijándonos en que no hayamos
olvidado realizar alguna soldadura, el correcto estado de las realizadas y que no
hay restos de estaño que puedan ocasionar cortocircuitos entre pistas o terminales
de componentes (especialmente en los circuitos integrados).
A continuación se recogen todas las herramientas y se tiene especial cuidado con
el soldador, dejándolo en un lugar que no resulte peligroso para nadie (muchas
quemaduras se producen con el soldador ya desenchufado mientras se enfría).
Por último se limpia la mesa de trabajo retirando todas las sobras de los
terminales cortados y los restos de estaño.
Consejos Prácticos
Verificar cuidadosamente cada soldadura realizada y de vez en cuando el trabajo
realizado en conjunto hasta el momento.
1. Mojar en estaño la punta del soldador antes de calentar la pista y el terminal
a soldar.
2. Limpiar la punta del soldador en el papel empapado en agua a menudo
(limpia el estaño “pegajoso” y rebaja un poco la temperatura).
Ayudarse de las herramientas para sujetar la placa y los componentes.
Estañar los terminales (cuidando de que luego puedan ser introducidos en
el taladro de la placa)
3. La punta del soldador no debe lijarse ni rasparse, sólo la limpiaremos en
caliente con el papel húmedo (cuando se estropee, cosa que tarda en
ocurrir, se sustituye por otra).
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Conclusión del contenido
En
esta
guía
te
hemos
ayudado para que junto con
tu
profesor
adquieras
los
conocimientos y habilidades
sobre
el
manejo
dispositivos
semiconductores
de
electrónicos
y
las
técnicas de soldadura que te
permitan reemplazar dichos
componentes en los equipos
electrónicos. Te hacemos ver que con estas competencias tú ya puedes llevar a
cabo una reparación de un aparato electrónico, con la asesoría de un experto.
También es importante que practiques dichas habilidades, ya sea en tu casa, o
ayudando a tus compañeros, pues eso te hará tener la experiencia necesaria para
múltiples oficios que se ofrecen en tu localidad. Te invitamos a seguir con
nosotros, tu guía, tu escuela y tus maestros facilitaremos tu aprendizaje en los
siguientes cursos para que seas un técnico en electrónica cada vez más
capacitado y con más oportunidades en tu vida.
FELICIDADES!!!! Y TE INVITAMOS A QUE SIGAS CON NOSOTROS……
We’ll be back………
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Glosario
Osciloscopio: Instrumento utilizado para la medición de la amplitud y período de
señales de corriente alterna. El osciloscopio muestra en la pantalla la forma de
onda medida, su forma y su periodo
Polarización en directa: en el diodo es cuando el voltaje en el ánodo es superior
al voltaje del cátodo.
Polarización en inversa: en el diodo es cuando el voltaje en el cátodo es superior
al voltaje en el ánodo
Respuesta de frecuencia: característica de la ganancia con la variación de la
frecuencia de un circuito.
Región activa en un transistor: región en que la juntura BE (base-emisor) está
polarizada en directa y la región BC (base-colector) está polarizada en inversa
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