Código de colores. Resistencias

Transcripción

1 Resistencias La función de las resistencias es oponerse al paso de la comente eléctrica.su magnitud se mide en ohmios ( ) y pueden ser variables o fijas. El valor de las resistencias variables puede ajustarse dentro de unos márgenes y se utilizan para regular el valor óhmico de un componente (fig. 3). Las resistencias fijas se suelen utilizar para distribuir la tensión del circuito (fig. 4) y para limitar la circulación de la comente (fig. 5). 3 v Fig. 3. Resistencia. Al variar la resistencia entre O y 300, la lámpara reduce su intensidad. Fig. 4. Montaje de una resistencia en serie. Fig. 5. Montaje de una resistencia en paralelo. Código de colores Al observar una resistencia comercial, en la mayoría de los casos podemos ver que tanto la resistencia como la tolerancia están indicadas mediante un código de colores, que se lee de izquierda a derecha. Determinación del valor de una resistencia Para determinar el valor de una resistencia que está marcada con el código de colores, debemos seguir estos pasos: Leemos la franja de la tolerancia, que está representada por el color situado más a la derecha. Después leemos el valor nominal de la resistencia: El color de la primera franja de la izquierda indica la primera cifra significativa. La segunda franja de color, la segunda cifra significativa. La tercera franja de color, el número de ceros que van detrás de las cifras anteriores. 1

2 Condensadores El condensador está formado por dos placas metálicas denominadas armaduras, separadas por un material aislante o dieléctrico. Tiene como función almacenar cargas eléctricas para cederlas en el momento deseado. El valor de su capacidad se mide en faradios (F). Al aplicar una tensión a las armaduras, la corriente entre ellas no se establece, ya que lo impide el dieléctrico, pero sí se produce un efecto de acumulación de carga eléctrica en ellas. Cuando las armaduras se ponen en contacto mediante un circuito externo, se produce una descarga a través de él (fig. 6). El condensador adquiere carga instantáneamente al conectarlo a una pila de 9V. La lámpara luce un breve instante mientras el condensador se descarga. Tipos de condensadores Al igual que las resistencias, los condensadores pueden ser variables o fijos. Fig. 6. Circuito elemental de carga y descarga de un condensador. En el circuito de la figura 7 se ha sustituido la resistencia R por otras dos, montadas de forma diferente. Fig. 7. La resolución de circuitos con resistencias se basa en la ley de Ohm. Identifica el tipo de montaje realizado en cada caso. Calcula el valor de las resistencias R 2 y R 4 para que la intensidad de corriente I tenga el mismo valor en los tres circuitos. Los condensadores cerámicos y los de poliéster pueden utilizarse en circuitos de corriente continua o alterna. En cambio, los electrolíticos sólo pueden utilizarse con corriente continua. Averigua la razón de este diferente comportamiento. 2

3 SEMICONDUCTORES.- Los semiconductores presentan enlace covalente. La ausencia de un electrón en un enlace se representa por un hueco y aunque no sea exactamente cierto, por contraposición con aquél, le asignaremos carga positiva de igual magnitud que la del electrón. Los semiconductores más importantes utilizados en dispositivos electrónicos son el silicio y el germanio, y últimamente se tiende a usar el arseniuro de galio. Veamos a continuación la estructura cristalina del germanio, utilizando una representación superficial simplificada en la que cuatro de las cargas del núcleo y de las capas interiores de la corteza se equilibran con los electrones de la última capa o de valencia. Su estudio se hace extensivo a la teoría de semiconductores. El cristal de germanio se presenta en forma de tetraedro con un átomo en cada vértice. Los electrones de valencia están fuertemente ligados al núcleo y el cristal presenta baja conductividad, comportándose como un aislante a bajas temperaturas. A temperatura ambiente y debido a la energía térmica suministrada, se rompen algunos enlaces, por lo que es posible establecer la conducción ya que los electrones libres son capaces de moverse por el interior del cristal, si se le aplica un campo eléctrico. La ausencia del electrón en el enlace se representa por un hueco susceptible de ser ocupado o llenado por otro electrón, contribuyendo así a la conductividad o movilidad entre ellos. Implícitamente hemos aceptado que el silicio o el germanio se encuentran en estado puro 3

4 recibiendo entonces la denominación de semiconductores intrínsecos (poseen un átomo de impureza por cada 1011 átomos de semiconductor, ya que es prácticamente imposible purificarlos al 100 por 100). En una clasificación de semiconductores existen también los llamados semiconductores extrínsecos: 1º.- Añadiendo al Ge puro sustancias que poseen cinco electrones de valencia como Sb, P o As. 2.- Añadiendo al Ge sustancias que tengan tres electrones de valencia, tales como B, Ga o In. En el primer caso, a las impurezas se las llama donadoras o tipo N, por «donar» electrones libres, que serán portadores disponibles de corriente capaces de vagar por el cristal, dando origen a los semiconductores tipo N. En el segundo caso, las impurezas reciben la denominación de aceptadoras o tipo P, por dar lugar a la aparición de huecos disponibles que aceptan electrones, dando origen a los semiconductores tipo P. En ambos tipos de cristales hablamos de electrones y huecos, debido a que por generación térmica en todo cristal aparecen pares electrón-hueco. Dichos pares dan lugar a los llamados portadores minoritarios en los semiconductores dopados. Unión P-N Si en un único material semiconductor, ya sea de germanio o de silicio, se introducen impurezas tipo P en un extremo e impurezas tipo N en el otro se obtiene una unión P-N. En la zona P existen iones negativos y huecos mientras que en la zona N hay iones positivos y electrones. Al realizarse la unión, se produce una difusión de electrones hacia la zona P y de huecos hacia la zona N para recombinarse entre ellos, hasta el momento en que en la zona P haya una concentración de cargas negativas y en la zona N de cargas positivas, que interrumpe la difusión por establecerse un campo eléctrico o barrera de potencial que impide el paso de cargas eléctricas a no ser que se les comunique una energía suficiente. En la Figura se observa la nueva disposición de la unión P-N 4

5 POLARIZACIÓN DIRECTA E INVERSA Si aplicamos una d.d.p. en el sentido que se muestra en la Figura l.8a, conseguimos dar a los electrones la energía necesaria para superar la barrera de potencial y llegar a la zona P (imaginemos lo mismo para los huecos en su trayecto hacia la zona N). Por el circuito exterior fluye entonces una corriente relativamente grande, llamada corriente directa (IF), que estará formada por portadores mayoritarios (huecos en la región P y electrones en la región N). Si se invierte la polaridad de la pila, Figura 1.8b, obligamos a los electrones de la región N y a los huecos de la región P a alejarse de la unión, impidiendo, por tanto, su posible recombinación. La corriente que circula es prácticamente nula, pues es debida a los portadores minoritarios de las regiones (huecos de la región N y electrones de la zona P) y se denomina corriente inversa (IR) que, cuando se hace constante e independiente de la tensión inversa aplicada, recibe el nombre de corriente inversa de saturación. Componentes semiconductores Los componentes semiconductores de un circuito electrónico pueden desempeñar diferentes funciones según su forma de montaje y su estructura interna. Fig. 9. Comportamiento de un diodo según la forma de polarización. Los semiconductores son materiales que en condiciones normales no conducen la corriente eléctrica, pero que se convierten en conductores al cambiar estas condiciones con la aplicación de una fuente de energía eléctrica, térmica o luminosa, o mediante su dopado (unión de estos materiales con otros, como el arsénico, el antimonio, etc.). Los materiales semiconductores más utilizados son el selenio, el germanio y, sobre todo, el silicio. Según el tipo de materiales que se utilice en el dopado, podemos obtener dos tipos de cristales semiconductores: los electropositivos, llamados de tipo P, y los electronegativos o de tipo N (fig. 8). Los efectos producidos por estos materiales y la unión de dos o más cristales del tipo P y N han generado la aparición de un gran número de componentes semiconductores, como el diodo, el transistor y las resistencias sensibles a la luz, la temperatura y la tensión. 5

6 La polarización directa se produce cuando el polo positivo de la pila se une al ánodo y el negativo al cátodo. En este caso el diodo se comporta como un conductor y deja pasar la corriente eléctrica. La polarización inversa se consigue conectando el polo negativo de la pila al ánodo y el positivo al cátodo. En este caso el diodo se comporta como un aislante y no permite el paso de la corriente. El diodo Es uno de los componentes más empleados en los circuitos electrónicos. Está formado por la unión de dos cristales semiconductores: uno de tipo N, llamado cátodo, y otro de tipo P, denominado ánodo. Cuando se conecta una fuente de tensión entre los dos terminales, el diodo se polariza. La polarización puede ser directa o inversa (fig. 9). Entre la variedad de diodos que se fabrican, podemos destacar por su gran utilización los diodos rectificadores (fig. 10) y los diodos LED (fig. 11). 6

7 Características: Permite la rectificación de la corriente alterna, transformándola en continua. Polarizado directamente, conduce a partir de una tensión entre 0,2 y 0,8 V. Su encapsulado puede ser de plástico, de metal o cerámico dependiendo de su potencia. El cátodo siempre va marcado de forma que permite su reconocimiento. Se identifican mediante un código alfanuméríco. Existen tablas de equivalencia que indican el tipo de diodo más adecuado a cada circuito y función. Características: Emite luz al ser polarizado directamente. Se emplea para señalización luminosa. Se fabrican en varios colores: rojos, verdes, amarillos, azules, y también de infrarrojos. Precisa de una tensión mínima para emitir luz (de 1,5 a 2 voltios). Para conseguirla, puede intercalarse una resistencia en serie. El cátodo se identifica fácilmente observando el interior de la cápsula (lado plano) o la longitud de los terminales (terminal corto). Fig. 10. Fig

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