TECNOLOGÍA DE LOS COMPONENTES ELECTRÓNICOS

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1 TECNOLOGÍA DE LOS COMPONENTES ELECTRÓNICOS

2 CONDUCTORES Unidad Nº 2 Introducción: Cuando mencionamos la palabra Conductores en el rubro electrotécnico, nos estamos refiriendo a los conductores eléctricos. Un Conductor Eléctrico es un material que ofrece poca resistencia al movimiento de cargas eléctricas, es decir, que el flujo de electrones dentro del material tiene mayor velocidad de arrastre, debido a su baja resistencia. Teorema de las Bandas: Es una teoría según la cual se describe la estructura electrónica de un material como una estructura de bandas de energía. La teoría se basa en el hecho de que en una molécula, los orbitales de un átomo se solapan produciendo un número discreto de orbitales moleculares. Configuración de las Bandas de Energía: Cuando una gran cantidad de átomos se unen, como en las estructuras sólidas, el número de orbitales de valencia (lo niveles de energía más altos) es tan grande y la diferencia entre cada una de ellas tan pequeña, que se puede considerar como si los niveles de energía conjunta, formaran bandas continuas más que niveles de energía (Como ocurre en los átomos aislados). Sin embargo, debido a que algunos intervalos de energía no contienen orbitales, independiente del número de átomos agregados, se crean ciertas brechas energéticas entre las diferentes bandas. Tipos de Bandas Energéticas: Banda de Valencia: Está ocupada por los electrones de valencia de los átomos, es decir, aquellos electrones que se encuentran en la última capa o nivel energético de los átomos. Los electrones de valencia son los que forman los enlaces entre átomos, pero No intervienen en la conducción eléctrica. Banda de Conducción: Está ocupada por los electrones libres, es decir, aquellos que se han desligado de sus átomos y pueden moverse fácilmente. Estos electrones son los responsables de conducir la corriente eléctrica. En consecuencia, para que un material sea buen conductor de la corriente eléctrica, debe haber poca o ninguna distancia entre las bandas (que puedan a llegar a solaparse) Banda Prohibida: Se denomina de ésta manera debido a que en ella existe un intervalo de vacío de energía (Eg) entre las bandas de valencia y la banda de conducción. Es éste intervalo o separación el que clasifica que un material sea conductor, aislante o semiconductor.

3 Nivel de Energía Definición: Podríamos concluir en la siguiente definición; Un conductor, como un metal, posee electrones en la banda de conducción, aún en el cero absoluto. Esto provoca que la diferencia energética entre las bandas de valencia y conducción sea casi nula. Los electrones se pueden mover libremente en ambas. Hueco (+) Electrón (-) Banda de Conducción Par Electrón-Hueco Banda Prohibida Banda de Valencia Campo Eléctrico Descripción de los Conductores Eléctricos Son materiales cuya resistencia al paso de la electricidad es muy baja. Los mejores conductores eléctricos son metales, como el cobre, el oro, el hierro y el aluminio, y sus aleaciones, aunque existen otros materiales no metálicos que también poseen la propiedad de conducir la electricidad, como el grafito o las disoluciones y soluciones salinas (por ejemplo, el agua de mar) o cualquier material en estado de plasma. Para el transporte de energía eléctrica, así como para cualquier instalación de uso doméstico o industrial, el mejor conductor es el cobre (en forma de cables de uno o varios hilos). Aunque la plata es el mejor conductor, pero debido a su precio elevado no se usa con tanta frecuencia. También se puede usar el aluminio, metal que si bien tiene una conductividad eléctrica del orden del 60% de la del cobre, es sin embargo un material tres veces más ligero, por lo que su empleo está más indicado en líneas aéreas que en la transmisión de energía eléctrica en las redes de alta tensión. A diferencia de lo que mucha gente cree, el oro es levemente peor conductor que el cobre; sin embargo, se utiliza en bornes de baterías y conectores eléctricos debido a su durabilidad y resistencia a la corrosión. La conductividad eléctrica del cobre puro fue adoptada por la Comisión Electrotécnica Internacional en 1913 como la referencia estándar para esta magnitud, estableciendo el International Annealed Copper Standard (Estándar Internacional del Cobre Recocido) o IACS. Según esta definición, la conductividad del cobre recocido medida a 20 C es igual a 58.0 MS/m. 2 A este valor es a lo que se llama 100% IACS y la conductividad del resto de los materiales se expresa como un cierto porcentaje de IACS. La mayoría de los metales tienen valores de conductividad inferiores a 100% IACS pero existen excepciones como la plata o los cobres especiales de muy alta conductividad designados C-103 y C-110.

4 Propiedades Eléctricas de los Conductores Introducción: Para poder conocer las propiedades eléctricas de los conductores, debemos repasar los conceptos físicos de Carga Eléctrica y Campo Eléctrico. Carga y Campo Carga Eléctrica: La carga eléctrica es la base de una interacción entre partículas. La carga es positiva o negativa. Objetos con cargas del mismo signo se repelen, objetos con cargas de distintos signos se atraen. La materia neutra contiene cantidades iguales de cargas positivas y negativas. *La carga neta en cualquier sistema aislado es constante. Todas cargas libres son múltiplos enteros de la magnitud de la carga del electrón. *La fuerza total sobre una carga debida a otras dos o más cargas es la suma vectorial de las fuerzas individuales. Campo Eléctrico: Es la fuerza eléctrica sobre carga unitaria en un punto dado del espacio. El campo total en cualquier punto debido a dos o más cargas es la suma vectorial de los campos debidos a las cargas individuales. Las líneas de campo eléctrico proporcionan una representación gráfica de la distribución del campo. Un dipolo eléctrico consiste en dos cargas de la misma magnitud pero de signo opuesto, separadas en el espacio. Corriente Eléctrica Propiedades Eléctricas de los Conductores Los electrones libres en un conductor metálico aislado, como la longitud de alambre ilustrada en la figura, se hallan en movimiento aleatorio al igual que las moléculas de un gas confinado en un recipiente. No tienen un movimiento neto dirigido a lo largo del alambre, ya sea que el conductor este cargado o descargado, no existe ningún flujo neto de carga en su interior. Campo Eléctrico + -

5 Observen en la figura anterior, se ha conectado una batería a los extremos del conductor. Si la batería mantiene una diferencia de potencial V y el alambre tiene una longitud L entonces se forma un campo de magnitud V en el conductor. Este campo actúa sobre los electrones u les da un L movimiento en sentido opuesto al campo eléctrico [ E ]. Si a través de cualquier superficie pasa una carga neta d q en un intervalo de tiempo d t, decimos que se ha establecido una corriente eléctrica i, en donde: i = d q d t Para la corriente en un alambre, denotamos con d q a la carga que pasa por una sección transversal en el tiempo d t. 1 Ampere = 1 coulomb/segundo La corriente eléctrica i, es la misma en todas las secciones transversales de un conductor, aun cuando el área de la sección transversal pueda ser distinta en diferentes puntos. Una carga positiva que se mueve en determinada dirección es equivalente en casi todos los efectos externos a una carga negativa que se mueve en la dirección opuesta. Por lo tanto, por simplicidad y consistencia algebraica, adoptamos la siguiente convención: La dirección de la corriente es la dirección en que se mueven las cargas positivas, aun cuando los mismos portadores de carga sean negativos Aun cuando le asignemos una dirección, la corriente es una magnitud escalar y no vectorial. Densidad de Corriente Es un vector y es característica de un punto dentro del conductor y no de todo el conductor. Si la corriente se distribuye uniformemente en un conductor de área de sección transversal A, la magnitud de la densidad de corriente para todos los puntos en esa sección transversal es: Velocidad de Arrastre J = i A El campo eléctrico ejerce una fuerza ( e o E ) sobre los electrones en un conductor, pero ésta fuerza no produce una aceleración neta; Porque los electrones siguen chocando con los átomos o los iones que forman el conductor. El efecto total de los choques es transferir energía cinética de los electrones en aceleración a la energía de vibración de la red. Los electrones adquieren una velocidad de arrastre v d constante promedio en la dirección E. Podemos calcular la velocidad de arrastre v d de los portadores de carga de un contuctor a partir de la densidad de corriente j. El número de electrones de conducción en una longitud L del conductor es n. A. L, en donde n es el número de electrones de conducción por unidad de volumen. Una carga de magnitud q = (n. A. L). e, sale de éste segmento, a través de su extremo derecho en un tiempo dado por: t = L v d

6 La corriente i es: i = q t = (n. A. L). e t = (n. A. L). e v d = n. A. e. v d Al despejar v d recordando que J = i A Entonces: v d = i ; Velocidad de Arrastre A.n. q e Donde n = consentración de electrones por particulas cargadas = Donde q e = carga del electrón = e Resistencia [Ω], Resistividad [ρ], Conductividad [σ] Resistencia Eléctrica: Se le denomina resistencia eléctrica a la igualdad de oposición que tienen los electrones al moverse a través de un conductor. La unidad de resistencia en el Sistema Internacional es el ohmio, que se representa con la letra griega omega (Ω), en honor al físico alemán Georg Ohm, quien descubrió el principio que ahora lleva su nombre. Para un conductor de tipo cable, la resistencia está dada por la siguiente fórmula: n e Volt Donde ρ es el coeficiente de proporcionalidad o la resistividad del material, es la longitud del cable y S el área de la sección transversal del mismo. La resistencia de un material depende directamente de dicho coeficiente, además es directamente proporcional a su longitud (aumenta conforme es mayor su longitud) y es inversamente proporcional a su sección transversal (disminuye conforme aumenta su grosor o sección transversal). Descubierta por Georg Ohm en 1827, la resistencia eléctrica tiene un parecido conceptual con 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 ohmímetro. Además, su cantidad recíproca es la conductancia, medida en Siemens. Además, de acuerdo con la ley de Ohm la resistencia de un material puede definirse como la razón entre la diferencia de potencial eléctrico y la corriente en que atraviesa 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. También puede decirse que "la intensidad de la corriente que pasa por un conductor es directamente proporcional a la diferencia de potencial e inversamente proporcional a su resistencia"

7 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. Símbolo de la Resistencia Eléctrica Influencia de la temperatura La variación de la temperatura produce una variación en la resistencia. En la mayoría de los metales aumenta su resistencia al aumentar la temperatura, por el contrario, en otros elementos, como el carbono o el germanio la resistencia disminuye. Como ya se comentó, en algunos materiales la resistencia llega a desaparecer cuando la temperatura baja lo suficiente. En este caso se habla de superconductores. Experimentalmente se comprueba que para temperaturas no muy elevadas, la resistencia a cierta temperatura ( ), viene dada por la expresión: Dónde: = Resistencia de referencia a la temperatura. = Coeficiente de temperatura. Para el cobre. = Temperatura de referencia en la cual se conoce. Potencia que disipa una resistencia Una resistencia disipa en calor una cantidad de potencia cuadráticamente proporcional a la intensidad que la atraviesa y a la caída de tensión que aparece en sus bornes. Comúnmente, la potencia disipada por una resistencia, así como la potencia disipada por cualquier otro dispositivo resistivo, se puede hallar mediante: A veces es más cómodo usar la ley de Joule para el cálculo de la potencia disipada, que es: o también Observando las dimensiones del cuerpo de la resistencia, las características de conductividad de calor del material que la forma y que la recubre, y el ambiente en el cual está pensado que opere, el fabricante calcula la potencia que es capaz de disipar cada resistencia como componente discreto, sin que el aumento de temperatura provoque su destrucción. Esta temperatura de fallo puede ser muy distinta según los materiales que se estén usando. Esto es, una resistencia de 2 W formada por un material que no soporte mucha temperatura, estará casi fría (y será grande); pero

8 formada por un material metálico, con recubrimiento cerámico, podría alcanzar altas temperaturas (y podrá ser mucho más pequeña). El fabricante dará como dato el valor en vatios que puede disipar cada resistencia en cuestión. Este valor puede estar escrito en el cuerpo del componente o se tiene que deducir de comparar su tamaño con los tamaños estándar y sus respectivas potencias. El tamaño de las resistencias comunes, cuerpo cilíndrico con 2 terminales, que aparecen en los aparatos eléctricos domésticos suelen ser de 1/4 W, existiendo otros valores de potencias de comerciales de ½ W, 1 W, 2 W, etc. Resistividad Eléctrica: La resistividad es la resistencia eléctrica específica de un determinado material. Se designa por la letra griega rho minúscula (ρ) y se mide en ohmios metro (Ω m). 1 en donde es la resistencia en ohms, la sección transversal en m² y la longitud en m. Su valor describe el comportamiento de un material frente al paso de corriente eléctrica: un valor alto de resistividad indica que el material es mal conductor mientras que un valor bajo indica que es un buen conductor. Como ejemplo, un material de 1 m de largo por 1 m de ancho por 1 m de altura que tenga 1 Ω de resistencia tendrá una resistividad (resistencia específica, coeficiente de resistividad) de 1 Ω m. 2 Generalmente la resistividad de los metales aumenta con la temperatura, mientras que la resistividad de los semiconductores disminuye ante el aumento de la temperatura. Tabla de Resistividad de algunos materiales

9 Conductividad Eléctrica: La conductividad eléctrica es la medida de la capacidad (o de la aptitud) de un material para dejar pasar (o dejar circular) libremente la corriente eléctrica. La conductividad depende de la estructura atómica y molecular del material. Los metales son buenos conductores porque tienen una estructura con muchos electrones con vínculos débiles, y esto permite su movimiento. La conductividad también depende de otros factores físicos del propio material, y de la temperatura. La conductividad es la inversa de la resistividad; por tanto,, y su unidad es el S/m (siemens por metro) o Ω 1 m 1. Usualmente, la magnitud de la conductividad (σ) es la proporcionalidad entre el campo eléctrico y la densidad de corriente de conducción : Algunas conductividades eléctricas

10 Aleaciones Una aleación es una combinación de propiedades metálicas, que está compuesta de dos o más elementos, de los cuales, al menos uno debe ser un metal. 1 Las aleaciones están constituidas por elementos metálicos como Fe (hierro), Al (aluminio), Cu (cobre), Pb (plomo), ejemplos concretos de una amplia gama de metales que se pueden alear. El elemento aleante puede ser no metálico, como: P (fósforo), C (carbono), Si (silicio), S (azufre), As (arsénico). Mayoritariamente las aleaciones son consideradas mezclas, al no producirse enlaces estables entre los átomos de los elementos involucrados. Excepcionalmente, algunas aleaciones generan compuestos químicos. Clasificación: Se clasifican teniendo en cuenta el elemento que se halla en mayor proporción (aleaciones férricas, aleaciones base cobre, etc.). Cuando los aleantes no tienen carácter metálico suelen hallarse en muy pequeña proporción, mientras que si únicamente se mezclan metales, los aleantes pueden aparecer en proporciones similares. Propiedades: Las aleaciones presentan brillo metálico y alta conductividad eléctrica y térmica, aunque usualmente menor que los metales puros. Las propiedades físicas y químicas son, en general, similares a la de los metales, sin embargo las propiedades mecánicas tales como dureza, ductilidad, tenacidad y otras pueden ser muy diferentes, de ahí el interés que despiertan estos materiales. Las aleaciones no tienen una temperatura de fusión única, dependiendo de la concentración, cada metal puro funde a una temperatura, coexistiendo simultáneamente la fase líquida y fase sólida como se puede apreciar en los diagramas de fase. Hay ciertas concentraciones específicas de cada aleación para las cuales la temperatura de fusión se unifica. Esa concentración y la aleación obtenida reciben el nombre de eutéctica, y presenta un punto de fusión más bajo que los puntos de fusión de los componentes. Preparación Históricamente, la mayoría de las aleaciones se preparaban mezclando los materiales fundidos. Más recientemente, la pulvimetalurgia ha alcanzado gran importancia en la preparación de aleaciones con características especiales. En este proceso, se preparan las aleaciones mezclando los materiales secos en polvo, prensándolos a alta presión y calentándolos después a temperaturas justo por debajo de sus puntos de fusión. El resultado es una aleación sólida y homogénea. Los productos hechos en serie pueden prepararse por esta técnica abaratando mucho su costo. Entre las aleaciones que pueden obtenerse por pulvimetalurgia están los cermets. Estas aleaciones de metal y carbono (carburos), boro (boruros), oxígeno (óxidos), silicio (siliciuros) y nitrógeno (nitruros) combinan las ventajas del compuesto cerámico, estabilidad y resistencia a las temperaturas elevadas y a la oxidación, con las ventajas del metal, ductilidad y resistencia a los golpes. Otra técnica de aleación es la implantación de ion, que ha sido adaptada de los procesos utilizados para fabricar chips de ordenadores o computadoras. Sobre los metales colocados en una cámara de vacío, se disparan haces de iones de carbono, nitrógeno y otros elementos para producir una capa de aleación fina y resistente sobre la superficie del metal. Bombardeando titanio con nitrógeno, por ejemplo, se puede producir una aleación idónea para los implantes de prótesis.

11 La plata, el oro de 18 quilates, el oro blanco y el platino son aleaciones de metales preciosos. La aleación antifricción, el latón, el bronce, el metal Dow, la plata alemana, el bronce de torpedo, el monel, el peltre y la soldadura son aleaciones de metales menos preciosos. Debido a sus impurezas, el aluminio comercial es en realidad una aleación. Las aleaciones de mercurio con otros metales se llaman amalgamas. Aleaciones más Comunes: Las aleaciones más comunes utilizadas en la industria son: Acero: Es aleación de hierro con una cantidad de carbono variable entre el 0,008 y el 1,7% en peso de su composición, sobrepasando el 1.7% (hasta 6.67%) pasa a ser una fundición. Acero inoxidable: El acero inoxidable se define como una aleación de acero con un mínimo del 10 % al 12 % de cromo contenido en masa Alnico: Formada principalmente de cobalto (5.24%), aluminio (8-12%) y níquel (15-26%), aunque también puede contener cobre (6%), en ocasiones titanio (1%) y el resto de hierro. Alpaca: Es una aleación ternaria compuesta por zinc (8-45%), cobre (45-70%) y níquel (8-20%) Bronce: Es toda aleación metálica de cobre y estaño en la que el primero constituye su base y el segundo aparece en una proporción del 3 al 20 %. Constantán: Es una aleación, generalmente formada por un 55% de cobre y un 45% de níquel. Cuproníquel: Es una aleación de cobre, níquel y las impurezas de la consolidación, tales como hierro y manganeso. Cuproaluminio: Es una aleación de cobre con aluminio. Latón: Es una aleación de cobre con zinc. Magal: Es una aleación de magnesio, al que se añade aluminio (8 o 9%), zinc (1%) y manganeso (0.2%). Magnam: Es una aleación de Manganeso que se le añade Aluminio y Zinc. Nicrom: Es una aleación compuesta de un 80% de níquel y un 20% de cromo. Nitinol: titanio y níquel. Oro blanco (electro): Es una aleación de oro y algún otro metal blanco, como la plata, paladio, o níquel. Peltre: Es una aleación compuesta por estaño, cobre, antimonio y plomo. Plata de ley Zamak: Es una aleación de zinc con carbono, hierro y cobre.

12 Componentes Eléctricos y Electrónicos Resistor Eléctrico: Se denomina resistor al componente electrónico diseñado para introducir una resistencia eléctrica determinada entre dos puntos de un circuito eléctrico. En el propio argot eléctrico y electrónico, son conocidos simplemente como resistencias. En otros casos, como en las planchas, calentadores, etc., se emplean resistencias para producir calor aprovechando el efecto Joule. Es un material formado por carbón y otros elementos resistivos para disminuir la corriente que pasa. Se opone al paso de la corriente. La corriente máxima y diferencia de potencial máxima en un resistor viene condicionada por la máxima potencia que pueda disipar su cuerpo. Esta potencia se puede identificar visualmente a partir del diámetro sin que sea necesaria otra indicación. Los valores más comunes son 0,25 W, 0,5 W y 1W. Existen resistores de valor manualmente ajustable, llamados potenciómetros, reóstatos o simplemente resistencias variables. También se producen dispositivos cuya resistencia varía en función de parámetros externos, como los termistores, que son resistores que varían con la temperatura; los varistores que dependen de la tensión a la cual son sometidos, o las fotorresistencias que lo hacen de acuerdo a la luz recibida. Tipos de Resistores Eléctricos: Resistencias Fijas: Son componentes de dos terminales y presentan un valor nominal de resistencia constante determinado por el fabricante. Su comportamiento es lineal. Veamos algunas especificaciones técnicas: I. Resistencia nominal (R n ): es el valor óhmico que se espera que tenga el componente. II. Tolerancia: es el margen de valores que rodean al valor nominal y en el que se encuentra el valor real de la resistencia. Se expresa en porcentaje sobre valor nominal. III. Potencia nominal (P n ): es la potencia en Watt que la resistencia puede disipar sin derretirse a una temperatura normal de funcionamiento. IV. Tensión máxima de funcionamiento (V máx ): es la máxima tensión continua o alterna eficaz que el dispositivo no puede sobrepasar, para evitar deteriorarse. V. Temperatura nominal (T n ): es la temperatura ambiente a la que se define potencia nominal.

13 VI. Temperatura máxima de funcionamiento (T máx ): es la máxima temperatura ambiente en la que el dispositivo puede trabajar sin deteriorarse. La disipación de una resistencia disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente en la que está trabajando. VII. Estabilidad: representa la variación relativa del valor de la resistencia por motivos operativos, ambientales o periodos largos de funcionamiento. VIII. Ruido: nivel de decibeles a los cuales trabaja la resistencia. Clasificación por Material: Aglomeradas de Carbón: Mezcla de carbón, material aislante y resina aglomerante. Características: a) Robustez mecánica y eléctrica (sobrecarga). b) Bajos coeficientes de tensión y temperatura. c) Elevado nivel de ruido. d) Prolongado nivel de estabilidad. De Capa de Carbón: La fabricación está basada en el depósito de la composición resistiva sobre un cuerpo tubular formado por materiales vítreos cerámicos. Características: a) Elevado coeficiente de temperatura. b) No soportan las sobrecargas. c) Ruido y coeficientes de tensión prácticamente nulos. d) Mayor precisión y menor estabilidad que las aglomeradas. De Capa Metálica: Constituidas por un soporte de pirex o porcelana, sobre el que se depositan capas por reducción química para el caso de óxidos metálicos, o por vaporización al vacío para metales o aleaciones metálicas. Características: a) Rangos reducidos de potencia y tensión. b) Estachas tolerancias y elevada estabilidad. c) Bajo coeficiente de temperatura y altas temperaturas de funcionamiento. d) Reducido nivel de ruido. De Película Metálica: Nuevas técnicas de fabricación han permitido integrar redes de resistencias en un solo encapsulado. La principal ventaja radica en su reducción tamaño, y la disponibilidad de redes resistivas como componente integrado. Características: a) Costo menor para un mismo número de resistencias. b) Reducción del cableado y espacio en el circuito. c) Tolerancias más ajustadas. d) Disponible en dos formatos de encapsulado. Tipo SIL: disposición de terminales en una línea. Usada también para algunos tipos de conectores.

14 Tipo DIL: características de los encapsulados de circuitos integrados. De Tipo SMD: son aquellas fabricadas con encapsulado de montaje superficial, éstas por general se suministran habitualmente en tres tamaños: 0805, 1206 y Auqnue existen encapsulados 0603 y 0402 usados en aplicaciones de alta densidad, principalmente usado por los fabricantes Japoneses. Resistencias Bobinadas: Emplean núcleos cerámicos y vítreos y, como material resistivo, metales o aleaciones en forma de hilos o cintas, que son bobinados sobre el núcleo. Características: a) Gran disipación de potencias y elevadas temperaturas de trabajo. b) Considerables efectos inductivos. c) Construcción robusta. Las resistencias bobinadas se pueden incluir en algunos de los modelos comerciales siguientes: hilo descubierto, esmaltadas, vitrificadas y aisladas. Figura Izquierda: Resistencia bobinada a hilos descubierto. Sonde mucha potencia de disipación. Figura Derecha: Resistencia bobinada vitrificada. Su exterior es de cerámicas.

15 Códigos de Colores: Para conocer el valor de una resistencia, debemos saber que éstas poseen pintadas unas franjas de diversos colores que permiten, según la asignación de cifras, calcular su valor y su tolerancia. Con la primera y segunda banda se forma el valor. La tercera es el multiplicador, que también indica la cantidad de 0 (ceros) que debe acompañar a la cifra. En el caso de los colores dorado y plata, se debe multiplicar por 0.1 y 0.01, respectivamente. La cuarta banda indica la tolerancia, los valores más comunes son: plata con 10% y oro con 5%. Códigos para Resistores SMD Identificar el valor de una resistencia SMD es más sencillo que para una resistencia convencional, ya que las bandas de colores son reemplazadas por sus equivalentes numéricos y así se imprimen en la superficie de la resistencia, la banda que indica la tolerancia desaparece y se la "reemplaza" en base al número de dígitos que se indica, es decir; un número de tres dígitos nos indica en esos tres dígitos el valor del resistencia, y la ausencia de otra indicación nos dice que se trata de una resistencia con una tolerancia del 5%. Un número de cuatro dígitos indica en los cuatro dígitos su valor y nos dice que se trata de una resistencia con una tolerancia del 1%.

16 Debido a que en los dispositivos de montaje superficial el espacio disponible es muy reducido se intenta en lo posible aprovechar este espacio optimizando la información presentada. Esta clase de optimización puede en algunos casos causar confusión, sin embargo veamos que todos los valores son interpretables. Primer caso: La resistencia con la leyenda 47, se le ha aplicado una costumbre común en muchos fabricantes que es la de la supresión del cero innecesario. Es decir estamos ante un resistor que normalmente debería tener estampado el número 470 (47ohms), pero que se le ha quitado el 0 por conveniencia. Este es un caso común en prácticamente todos los resistores con 2 cifras. Note que el valor de resistencia indicado no hubiese cambiado, aun cuando tuviera estampado el número 470 o 4700, solo su porcentaje de tolerancia o error. Segundo caso: En la resistencia con la leyenda 1R00 la R representa al punto decimal, es decir deberíamos leer "uno-punto-cero-cero". Aquí el cuarto dígito no solo nos dice que se trata de un exponente cero sino que también su existencia manifiesta la importancia de la precisión (1%). Se trata simplemente de un resistor de 1 ohm con una desviación máxima de error de +/- 0.5% Tercer caso: (1R2) es similar al anterior, sin embargo a diferencia de este se le ha aplicado la supresión del cero por lo que deberíamos entender que se trata de un resistor de 1.2 ohms con una tolerancia del 5% de error. Cuarto caso: (R33), tenemos el valor 0.33 al cual se le suprimió el cero. La ausencia de un cuarto dígito nos dice que se trata de un resistor "común" de 0.33 ohm 5%. Quinto caso: es uno de los más comunes y en general abundan en muchas placas con dispositivos SMD. El 000 nos dice que se trata de un resistor de cero ohms, es decir un simple conductor. Esto es debido a que la densidad del trazado es tan alta que no queda otro remedio que recurrir al viejo "puente". En otros casos estos componentes son usados como protección fusible aprovechando las dimensiones reducidas del material conductor.

17 Resistencias Variables: Estas resistencias pueden variar su valor dentro de un rango establecido. Para ello, se le agregó un tercer terminal unido a un contacto móvil que puede desplazarse sobre el elemento resistivo, proporcionando variaciones en el valor de la resistencia. Este tercer terminal puede tener un desplazamiento angular (giratorio) o longitudinal (deslizante). A B C Vemos la pista de carbón en forma circular y el cursor que apoya sobre ella. A la derecha, tenemos el símbolo como se representa en un circuito. Según su función en el circuito, estas resistencias se denominan: Potenciómetro: se aplican en circuitos donde la variación de resistencia la efectúa el usuario desde el exterior. Por ejemplo: control del volumen. Trimmers o Preset: se diferencia de los anteriores en que su ajuste es definitivo en el circuito donde van aplicadas. Su acceso está limitado al personal técnico. Por ejemplo: los controles de ganancia, polarización, ajuste fino y calibración. Reóstatos: son resistencias variables en las que uno de sus terminales extremos está eléctricamente anulado, es decir, solo se usa un extremo y el cursor. Están diseñados para soportar grandes corrientes. Los materiales usados para su fabricación suelen ser los mismos que los utilizados para las resistencias fijas. La diferencia fundamental, aparte de las aplicaciones, está en los aspectos constructivos. Algunos tipos son: de capa de carbón, de meta o de cermet (mezcla cerámica). Condensador o Capacitor Eléctrico: Introducción: Suponiendo que transportamos una carga puntual, que desde un lugar bastante remoto a una región donde existe presencias de otras cargas, debemos realizar un trabajo q. v donde v es el potencial en la posición final debido a cargas próximas. El trabajo se almacena en forma de energía potencial electroestáticas. La energía potencial electrostática de un sistema de cargas es el trabajo total necesario para construir el sistema. Capacidad: El potencial (relativo al potencial cero en el infinito) de un simple conductor aislado., portador de una carga Q, es proporcional a esta carga y depende del tamaño y forma del conductor.

18 El cociente entre la carga Q y el potencial V de un conductor aislado es su Capacidad C. C = Q V Esta magnitud mide la capacidad de almacenar carga para una determinada diferencia de potencial.. Como el potencial es siempre proporcional a la carga, esta relación no de pende de Q o V sino del tamaño y forma del conductor. 1F = 1 C V Farad = Coulomb Volt La Permitividad del espacio libre es: o = 8, F m Capacitores: El capacitor, también conocido como condensador eléctrico o simplemente condensador, es un material o componente electrónico que tiene la propiedad de almacenar cargas eléctricas para luego ser utilizarlas en un circuito. Estos dispositivos están compuestos comúnmente por un par de placas metálicas llamadas armaduras, separadas por un material aislante denominado dieléctrico. Como dijimos anteriormente, la capacidad de un capacitor consiste en almacenar mayor o menor números de cargas cuando está suministrado por una diferencia de potencial o tensión. Como es capacidad de cargas su unidad de medida es el farad. 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. Dieléctrico Se denomina dieléctrico al material mal conductor de electricidad; La característica común de un material dieléctrico, ya sea, solido, liquido o gaseoso y sea o no de la naturaleza cristalina, es la habilidad àra almacenar energía eléctrica. Permitividad: La permitividad (llamada también constante dieléctrica) es una constante física que describe cómo un campo eléctrico afecta y es afectado por un medio. La permitividad del vacío es 8, x10-12 F/m.

19 CODIGOS DE CAPACITORES Código 1ª Cifra 2ª Cifra 3ª Cifra Valor (multiplicador) (x10) 1300pF / 1.3nF (x pF/52nF/0.052µF Tabla de Códigos de Capacitores. La tercera cifra (multiplicador) también indica la cantidad de 0 que se debe agregar al valor obtenido de las dos primeras cifras. Códigos de Colores:

20 Características Técnicas: Capacidad nominal (Cn): es la capacidad que esperamos en el capacitor. Tolerancia: es el margen de variabilidad del valor de los capacitores con relación a la temperatura. Así como en los resistores, se suelen expresar en % /, es decir, tanto por ciento por grado centígrado. Tensión máxima de funcionamiento (Vn): es la tensión máxima continua o alterna eficaz que se le puede aplicar al capacitor de forma continua y a una temperatura menos a la de funcionamiento máximo. Tensión de pico (Vp): es la tensión máxima que se puede aplicar durante un breve intervalo de tiempo. Su valor es superior a la tensión máxima de funcionamiento. Corriente de fuga (If): diminuta corriente que hace que el capacitor se descargue a lo largo del tiempo. Clasificación por Material: Condensadores cerámicos: El dieléctrico utilizado por estos condensadores es la cerámica, siendo el material más empleado el dióxido de titanio. Este material confiere al condensador grandes inestabilidades, por lo que en base al material se pueden diferenciar dos grupos: Grupo I: caracterizados por una alta estabilidad, con un coeficiente de temperatura bien definido y casi constante. Grupo II: en los condensadores de este grupo, el coeficiente de temperatura no está prácticamente definido y además de presentar características no lineales, su capacidad varía considerablemente con la temperatura, la tensión y el tiempo de funcionamiento. Condensadores de Plástico: En materia de electrotecnia, estos capacitores son llamados comúnmente de poliéster, y tienen la peculiaridad de poseer características por altas resistencias de aislamiento y las elevadas temperaturas de trabajo que poseen. Según su fabricación se dividen en: Tipo K: armaduras de metal. Tipo MK: armaduras de metal vaporizado. Según el dieléctrico usado: KS: constituidos por láminas de metal y poliestireno como dieléctrico. KP: formados por láminas de metal y dieléctrico de polipropileno. MKP: dieléctrico de polipropileno y armadura de metal vaporizado. MGT: láminas de metal vaporizado y dieléctrico de poliéster. MKC: constituidos por makrofol, que es un metal vaporizado para armaduras y policarbonato para el dieléctrico.

21 Condenadores Electrolíticos: En estos condensadores, una de las armaduras es de metal, mientras que la otra un conductor iónico o dieléctrico. Presentan altos valores capacitivos con relación al tamaño (Figura derecha). Podemos distinguir dos tipos: Electrolíticos de aluminio: la armadura metálica es de aluminio y el electrolito de terraborato armónico. Electrolítico de tántalo: el dieléctrico es oxido de tántalo. Poseen mayor valor capacitivo. Diversos tamaños. Vemos el lateral marcado como polo negativo. Las tensiones que soportan son menores que los aluminio y su costo es más elevado. Condensadores de mica: El dieléctrico utilizado en este tipo de condensadores es la mica o silicato de aluminio y potasio. Se caracterizan por bajas pérdidas, ancho rango de frecuencias y alta estabilidad con la temperatura y el tiempo. Condensadores de doble capa eléctrica: Estos condensadores también se conocen como súper condensadores o CAEV, debido a la gran capacidad que tienen por unidad de volumen. Se diferencian de los capacitores convencionales en que no usan dieléctrico, por lo que son muy delgados. Se utilizan para altos valores capacitivos en reducidos tamaños. Los CAEV se emplean en la fabricación de placas base (motherboeard) para computadoras. Condensadores variables: Se emplean fundamentalmente cuando se necesita variar una frecuencia, por ejemplo, en sintonizadores de radio o televisión, o para realizar ajustes finos en cierta sección del circuito mediante timmers. La variación se lleva a cabo a través del desplazamiento mecánico entre las placas enfrentadas. La relación de variación según ángulo y giro respecto de la capacidad la determina el fabricante según su forma constructiva. Empleados para ajustes finos o para sintonizadores de radio o TV.

22 Propiedades Magnéticas de los Conductores Introducción: Las propiedades magnéticas, tienen su origen en la existencia de dipolos magnéticos en los átomos, por resultado del movimiento de los electrones. Un campo magnético externo tiende a alinear estos dipolos, según su misma dirección, con la consiguiente aparición de momentos magnéticos inducidos en el material.