Fundamentos de Componentes Pasivos: Resistores
¿Qué es un Resistor y su Unidad de Medida?
Un resistor es un componente fundamental en la electrónica cuya función principal es ofrecer resistencia al paso de la corriente eléctrica. Su valor se mide en ohmios (Ω).
Resistores de Película de Carbón
Este tipo de resistencia, conocida como resistencia de película de carbón, debe su nombre al material resistivo: una fina capa de carbón depositada en forma de hélice sobre un sustrato de cerámica. El funcionamiento se basa en la trayectoria de la corriente:
- La corriente eléctrica debe atravesar la hélice de carbón para circular entre los terminales.
- Cuanto más larga sea la trayectoria de la hélice (mayor longitud de carbón), mayor será la resistencia ofrecida.
Funciones Clave de los Resistores
Los resistores cumplen dos funciones esenciales en los circuitos electrónicos:
- Limitación de Corriente: Controlan la intensidad eléctrica que fluye a través de una rama del circuito.
- Protección de Componentes: Evitan que otros componentes sensibles sean dañados por intensidades o voltajes excesivamente elevados.
El Potenciómetro: Resistencia Variable
Un potenciómetro es esencialmente una resistencia variable. A diferencia de las resistencias fijas (como las de carbón), el valor óhmico de un potenciómetro puede ajustarse manualmente entre cero ohmios y un valor máximo preestablecido.
Funcionamiento: Cuanto mayor sea la longitud de la pista resistiva que deba atravesar la electricidad, mayor será la resistencia total que ofrezca el potenciómetro.
Sensores Resistivos (LDR y Termistores)
LDR (Light-Dependent Resistor)
Las LDR son componentes electrónicos utilizados como sensores de luz. Su acrónimo proviene del inglés Light-Dependent Resistor (resistencia dependiente de la luz).
Estructura y Material: Están formadas por dos conductores metálicos separados por una película en zigzag de sulfuro de cadmio (CdS), un material semiconductor altamente sensible a la luz.
Aplicaciones Comunes:
- Farolas de encendido automático (cuando oscurece).
- Sistemas de alarma para detección de intrusos.
- Sistemas de detección de humo.
Termistores: Sensores de Temperatura
Los termistores son componentes electrónicos diseñados para funcionar como sensores de temperatura. Su característica principal es que su resistencia eléctrica varía significativamente con los cambios de temperatura.
Tipos de Termistores
- NTC (Coeficiente de Temperatura Negativo)
- Su resistencia disminuye conforme aumenta la temperatura. (Nota: Si se aplica aire caliente a un termistor NTC, su resistencia disminuye).
- PTC (Coeficiente de Temperatura Positivo)
- Su resistencia aumenta conforme aumenta la temperatura.
Uso: Se emplean ampliamente en dispositivos de medida y control de temperatura, tales como termostatos y termómetros digitales.
Condensadores y Almacenamiento de Energía
Definición y Funcionamiento Básico
Los condensadores (o capacitores) son componentes electrónicos pasivos cuya función es almacenar energía eléctrica en pequeñas cantidades para liberarla posteriormente en el circuito.
Estructura: Están compuestos por dos placas metálicas conductoras separadas por un material aislante denominado dieléctrico.
Proceso de Carga y Descarga
- Al conectar el condensador a una fuente de voltaje, una placa adquiere carga negativa y la otra positiva (proceso de carga).
- Al desconectar la fuente y conectar una carga (ej. un resistor), la energía almacenada se libera, haciendo circular corriente desde el condensador hacia la carga hasta que este se descarga completamente.
Tipos Comunes de Condensadores
- Condensadores Cerámicos: Utilizan una plaquita de cerámica como dieléctrico.
- Condensadores Electrolíticos: Utilizan papel impregnado con un producto químico (requieren polaridad).
- Condensadores de Poliéster: Utilizan una película de plástico como dieléctrico.
Capacidad, Unidades y Polaridad
La capacidad de un condensador se mide en faradios (F). Las unidades más comunes utilizadas en electrónica son submúltiplos:
- Milifaradio (mF)
- Microfaradio (µF)
- Nanofaradio (nF)
- Picofaradio (pF)
Consideraciones Operacionales
Tensión Máxima: Los condensadores se estropean y dejan de funcionar correctamente si se supera la tensión máxima de operación especificada.
Polaridad: Algunos condensadores (especialmente los electrolíticos) tienen polaridad. Esto significa que el terminal de mayor longitud debe conectarse siempre al polo positivo del generador, y el otro terminal (el de menor longitud) al polo negativo.
Condensadores Variables y Aplicaciones de Descarga Rápida
Un condensador variable es aquel cuya capacidad puede ser modificada intencionalmente, ya sea de forma mecánica o electrónica. Son componentes esenciales en receptores de radio y televisión.
Ejemplo de Aplicación: El Flash Fotográfico
Aunque los condensadores no pueden almacenar grandes cantidades de energía, tienen la capacidad de descargar la energía acumulada de forma casi instantánea. Esta característica es complementaria a la necesidad de un flash fotográfico, que requiere una gran intensidad luminosa en un instante (consumo energético puntual). En una cámara, el condensador y el circuito de flash trabajan en equipo para lograr este efecto.
Introducción a los Semiconductores
Cristales Semiconductores y Dopado
Un cristal semiconductor es un material que posee una conductividad eléctrica intermedia, permitiendo el paso de una cantidad controlada de corriente. Existen dos tipos fundamentales:
- Semiconductor tipo N
- Semiconductor tipo P
El proceso de dopado es la técnica utilizada para introducir impurezas controladas en un cristal semiconductor puro, alterando así sus propiedades eléctricas para crear los tipos N y P.
El Diodo
Un diodo es un componente semiconductor formado por la unión de un cristal tipo N con un cristal tipo P (unión P-N). Su función principal es permitir el flujo de corriente en una sola dirección.
LED (Diodo Emisor de Luz)
El LED es un tipo especial de diodo que emite luz cuando es polarizado directamente y atravesado por corriente eléctrica. Las siglas LED provienen del inglés Light-Emitting Diode (Diodo Emisor de Luz).
Aplicaciones: Los LEDs son omnipresentes en la electrónica moderna, utilizándose en:
- Teclados de ordenador e indicadores.
- Cartelería digital (carteles de cine, pantallas).
- Luces indicadoras y traseras en circuitos.
- Semáforos y sistemas de iluminación (lámparas).
Componentes Activos y de Control
El Transistor
El transistor es un componente activo basado en materiales semiconductores, considerado el pilar de la electrónica moderna. Posee tres terminales, cada uno con una función específica:
- Colector
- Base
- Emisor
Sus funciones principales son:
- Actuar como interruptor (abrir y cerrar circuitos).
- Amplificar señales eléctricas.
El Relé
Un relé es un interruptor electromecánico automático. Está controlado por una señal eléctrica de bajo voltaje y permite abrir o cerrar circuitos de alta potencia o voltaje sin necesidad de intervención humana directa.