Pequeños componentes, grandes funciones

Glosario

Polaridad

En la imagen se muestra un icono de una pila con un polo positivo y uno negativo

Definición:: Se refiere a la existencia de dos polos opuestos. En el caso de la electricidad, implica la existencia de un polo positivo y uno negativo.
Ejemplo:: Las pilas son componentes que tienen polaridad.

Radiación infrarroja

En la imagen se muestra un supermercado, visto con una cámara de infrarrojos, en el que se distinguen los objetos por su temperatura

Definición:: Es una radiación emitida por cualquier objeto con temperatura, y es responsable de la sensación de calor. El ojo humano no puede detectarla.
Ejemplo:: Las cámaras de infrarrojos detectan y miden la energía infrarroja de los objetos.

Componentes eléctricos y electrónicos

En electrónica, cada componente tiene una función clave: algunos controlan el paso de la corriente, otros la limitan o la dirigen en un solo sentido.

Pulsa los botones para descubrir cómo funcionan los principales componentes eléctricos y electrónicos: resistencias, diodos, transistores y muchos más.

Resistencias

Las resistencias son componentes que dificultan el paso de la corriente eléctrica. De este modo, cuando se incluyen en un circuito, reducen el flujo de electricidad.

Fíjate en lo que ocurre en la siguiente simulación.

Fijas

Las resistencias fijas se denominan así porque su valor no cambia. Este valor viene dado por el fabricante y está impreso en el cuerpo de la resistencia en forma de código de colores.

El código de color de cuatro bandas es el más común. Se lee de la siguiente manera:

Tabla con el código de colores de las resistencias eléctricas de 4 bandas

- La primera banda, partiendo desde el extremo izquierdo, representa el dígito más significativo del resistor.

- La segunda banda es el segundo dígito más representativo.

- La tercera banda se refiere a la potencia de 10 elevada al color correspondiente y multiplicado por el número obtenido de la primera y segunda banda.

- La cuarta banda representa la tolerancia.

Ejemplo: Imagen de una calculadora de resistencias

En un circuito electrónico las resistencias fijas se representan por los símbolos:

La imagen muestra el símbolo de una resistencia fija

En la imagen se muestra el símbolo de una resistencia fija

Variables

POTENCIÓMETRO

La resistencia varía desplazando manualmente un cursor entre el valor 0 y el máximo establecido por el fabricante.

Entre sus aplicaciones más comunes está la de regulación de diferentes parámetros (luminosidad, velocidad de un motor, intensidad sonora, etc.)

LDR o RESISTENCIA DEPENDIENTE DE LA LUZ

Su valor varía en función del nivel de luminosidad que incide sobre ella. Cuanta más luz reciba, menor será la resistencia que ofrece al paso de la corriente.

Se suelen utilizar como sensores de luz ambiental o como una fotocélula que activa un proceso en presencia o ausencia de luz.

TERMISTOR

Su valor cambia en función de la temperatura que alcanzan. Hay dos tipos: NTC y PTC.

NTC: La resistencia aumenta al disminuir la temperatura (Coeficiente Negativo de Temperatura).

PTC: La resistencia aumenta al aumentar la temperatura (Coeficiente Positivo de Temperatura).

Se suelen utilizar como sensores de temperatura, en procesos de regulación o protección frente a sobrecalentamientos.

Lectura facilitada

Las resistencias son componentes que dificultan el paso de la corriente eléctrica.

Disminuyen el flujo de corriente en los circuitos en los que se incluyen.

Existen dos grandes grupos de resistencias:

Fijas:
- su valor no cambia.
- tienen un código de colores en su cuerpo.
Variables:
- su valor cambia con un factor.
- el potenciómetro cambia su valor en función de la posición de un cursor.
- la LDR es una resistencia dependiente de la luz.
- El termistor es una resistencia que depende de la temperatura.

Apoyo visual

Calculadora de resistencias

En este enlace (Abre en ventana nueva) puedes acceder a una calculadora de resistencias ¡Pruébala!

Diodos LED

Los diodos LED (Light Emiter Diode) son un tipo especial de diodo que se caracterizan porque emiten luz al ser atravesados por una corriente. Esto es debido a los materiales que los constituyen.

Existen LEDs de diferentes tamaños y formas:

Diodo LED transparente

En la imagen puede verse un diodo LED transparente

LEDs de colores

En la imagen pueden verse varios diodos LED de colores diferentes (rojo, verde, azul y amarillo)

LEDs rectangulares

En la imagen puede verse un LED rectangular rojo

LEDs RGB

Los LED RGB son diodos que están constituidos por tres tipos de materiales, cada uno de un color primario diferente (rojo, verde o azul). Son muy versátiles, ya que un mismo LED puede iluminarse de una amplia gama de colores. Para ello es necesario controlar la cantidad de color primario, aportando diferentes tensiones a cada terminal.

Fotografía de un LED RGB

Ilustración de un LED RGB cuadrado con sus componentes

Construcción

Los LED están constituidos por dos cristales semiconductores de diferente polaridad, uno de tipo P y otro de tipo N, soldados entre sí. El semiconductor tipo P actúa como un polo positivo y se le denomina Ánodo (A), mientras que el tipo N actúa como un polo negativo y se le llama Cátodo (K).

En la imagen se puede ver el símbolo de un LEd y un esquema de la unión pn En la imagen se pueden ver los terminales de un diodo LED

Funcionamiento

El funcionamiento de un diodo se asemeja al de un interruptor, ya que solo deja pasar la corriente en un sentido. Veamos un ejemplo en un circuito con un diodo polarizado de dos maneras diferentes.

Polarización directa

En la imagen se puede ver un circuito con un diodo polarizado directamente que deja pasar corriente, permitiendo que se encienda una bombilla conectada en serie - La tensión positiva del generador está conectada al Ánodo del diodo, que es el semiconductor tipo p.

- La tensión negativa del generador está conectada al Cátodo del diodo, que es el semiconductor tipo n.

- En estas condiciones, el diodo se comporta como un interruptor cerrado, permitiendo el paso de la corriente, que hará que se encienda la bombilla conectada en serie.

Polarización inversa

En la imagen se puede ver un circuito con un diodo polarizado inversamente que no conduce corriente, impidiendo que se encienda una bombilla conectada en serie - La tensión positiva del generador está conectada al Cátodo del diodo, que es el semiconductor tipo n.

- La tensión negativa del generador está conectada al Ánodo del diodo, que es el semiconductor tipo p.

- En estas condiciones, el diodo se comporta como un interruptor abierto, impidiendo el paso de la corriente, con lo que la bombilla que está en serie no se encenderá.

Características

Las características más importantes de un LED son:

- Tensión de alimentación (V_AK): es decir, la diferencia de potencial que debe existir entre ánodo y cátodo para que conduzca. Habitualmente se encuentran entre 1.5 y 3.5 voltios, dependiendo del color.

Color	V_AK (V)
Rojo	1,8 - 2,2
Naranja	2,1 - 2,2
Amarillo	2,1 - 2,4
Verde	2 - 3,5
Azul	3,5 -3,8
Blanco	3,6

- Intensidad máxima soportada (I_F): es decir, el valor máximo de corriente que puede circular a través del diodo sin que éste se queme. Para los diodos rojos, las intensidades máximas suelen estar comprendidas entre 10 y 30 mA, y para los del resto de colores entre 20 y 40 mA.

Circuito de aplicación de un LED

El LED es un componente muy delicado. Como has visto, trabaja con valores de tensión por debajo de los 4 V y con corrientes de unos pocos miliamperios. Por esto, normalmente se coloca en serie con él una resistencia que, a pesar de que reduce la intensidad de la corriente y el voltaje, permite que estos valores sean suficientes para que el LED ilumine.

Para calcular esta resistencia se utiliza la Ley de Ohm y los datos del LED (V_AK e I_F) y la tensión del generador del circuito (V_G):

\( R = \frac{V}{I} = \frac{V_G - V_{AK}}{I_F} \)

Usos

Los LED consumen muy poca potencia, por ello se utilizan en bombillas, indicadores luminosos, etc.

En la imagen puede verse un indicador de hora con LEDs En la imagen puede verse un semáforo de peatones iluminado en verde con luces LED

Lectura facilitada

Existen LEDs de diferentes tamaños y formas: transparentes, de colores, rectangulares, etc.

Están constituídos por dos cristales semiconductores de diferente polaridad, uno de tipo P y otro de tipo N, soldados entre sí.

El semiconductor tipo P actúa como un polo positivo y se le denomina Ánodo (A).

El semiconductor tipo N actúa como un polo negativo y se le llama Cátodo (K).

El funcionamiento de un diodo se asemeja al de un interruptor, ya que solo deja pasar la corriente en un sentido.

Cuando deja pasar corriente, se dice que está polarizado directamente.

En polarización directa, el positivo del generador está conectado al Ánodo del diodo y el negativo, al Cátodo.

Cuando no deja pasar corriente, se dice que está polarizado inversamente.

En polarización inversa, el positivo del generador está conectado al Cátodo del diodo y el negativo, al Ánodo.

Las características más importantes de un LED son la tensión de alimentación (V_AK) y la intensidad máxima soportada (I_F).

V_AK es la diferencia de potencial que debe existir entre ánodo y cátodo para que conduzca.

Habitualmente, el valor de V_AK se encuentra entre 1.5 y 3.5 voltios, dependiendo del color.

I_F es el valor máximo de corriente que puede circular a través del diodo sin que éste se queme.

Las intensidades máximas suelen estar comprendidas entre 10 y 40 mA, dependiendo del color.

El LED normalmente se monta en serie con una resistencia que lo protege de altos voltajes/intensidades.

Los LED consumen muy poca potencia, por ello se utilizan en bombillas, indicadores luminosos, etc.

Descubre otros tipos de diodos

Diodo rectificador

Es como un diodo LED, pero que no emite luz. Es decir, cuando va montado en un circuito, permite el paso de corriente en un solo sentido (cuando está polarizado directamente).

Entre sus aplicaciones está la de proteger componentes que se pueden dañar si se les aplica una polaridad invertida, como es el caso del condensador o capacitor electrolítico.

LED de infrarrojos

Es un diodo LED que emite radiación infrarroja, que es invisible para el ojo humano. Se emplea en algunos mandos a distancia.

Fotografía de un mando a distancia con LED IR

Diodo láser

Este tipo de diodos generan luz láser, que es un tipo de luz más enfocada, precisa y con mayor poder de penetración.

Se utilizan en los ratones láser, que son aptos casi para cualquier superficie. Los ratones ópticos, sin embargo, al llevar un LED de infrarrojos, no funcionan bien sobre superficies brillantes.

En la imagen puede verse un esquema de un ratón óptico y uno láser (que emplea un diodo láser)

Fotografía del diodo láser de la cortadora Mr. Beam

Fotodiodos

Son diodos sensibles a la incidencia de la luz visible o infrarroja. Se utilizan en robots siguelíneas y sensores de infrarrojos.

En la imagen puede verse un esquema de funcionamiento de un sensor de infrarrojos, compuesto por un LED de infrarrojos y un fotodiodo

Transistores

Los transistores son componentes electrónicos formados por materiales semiconductores de uso muy habitual; están presentes en aparatos de uso cotidiano como ordenadores, automóviles, alarmas, etc. Se utilizan como interruptores o amplificadores de señales eléctricas.

A continuación, puedes ver diferentes modelos de transistores. Fíjate que todos tienen tres patillas, que se llaman emisor, base y colector y que tendrás que aprender a identificar muy bien para poder utilizarlos.

En la imagen pueden verse diferentes modelos de transistores

Transistor KT837

En la imagen puede verse un transistor modelo KT 837

Transistor BD 135-10

En la imagen puede verse un transistor modelo BD135-10

Constitución

Este curso estudiarás los transistores bipolares, que son un tipo de transistor formado por tres capas de material semiconductor, siendo cada capa un semiconductor tipo p o tipo n. De este modo, podemos encontrar transistores tipo NPN o PNP.

En un transistor NPN, el colector y la base se conectan al polo positivo. En un transistor PNP, el colector y la base se conectan al polo negativo.

En la imagen puede verse un diagrama de un transistor NPN En la imagen puede verse un esquema de cómo está construido un transistor PNP En la imagen puede verse el símbolo de un transistor PNP

En ambos casos, la flecha indica la dirección de la corriente.

Funcionamiento

Se conocen tres modos principales en los que puede operar un trasistor: corte, activa, y saturación. Para entender bien cada uno de ellos, podemos hacer una comparación con un circuito de agua que circula por una tubería:

Imagina una tubería por la que el agua intenta circular desde un punto que asimilaremos al colector del transistor (C), hacia otro que representará el emisor del transistor (E). Entre el colector y el emisor se encuentra una válvula de paso, que representa la base del transistor (B) y cuya función es la de abrir o cerrar el paso de agua dependiendo de la presión que recibe. Según el nivel de esa presión, se dan tres situaciones posibles:

- Modo corte: Si no hay presión en la base, la válvula permanece cerrada, impidiendo el paso del agua de C a E. En términos eléctricos, no hay circulación de corriente, es decir el transistor no conduce.
- Modo activa: Con algo de presión en la base, la válvula se abre parcialmente, permitiendo que pase cierta cantidad de fluido. En este estado, el transistor conduce una corriente proporcional a la señal de entrada. La cantidad de corriente que circula del colector al emisor es mayor que la que llega a la base. La relación entre ambas se denomina ganancia o amplificación (β).
- Modo saturación: Si la presión en la base es suficientemente alta, la válvula se abre por completo y podríamos decir que el flujo de agua entre C y E se produce sin resistencia alguna. En este modo, el transistor está totalmente activo y conduce al máximo.

Características

Puedes consultar la hoja de especificaciones para identificar las patillas de un transistor y las tensiones de trabajo para cada zona. Fíjate en este ejemplo:

Lectura facilitada

Los transistores se utilizan como interruptores o amplificadores de señales eléctricas.

Todos tienen tres patillas que se llaman emisor, base y colector.

Los transistores bipolares pueden ser tipo NPN o PNP.

En un transistor NPN, el colector y la base se conectan al polo positivo.

En un transistor PNP, el colector y la base se conectan al polo negativo.

Los transistores tienen tres modos de funcionamiento: en corte, en activa, y en saturación.

En modo corte, no llega corriente a la base y no conducen.

En modo activa, llega una pequeña cantidad de corriente a la base y conduce una corriente proporcional a ésta.

En modo saturación, conduce la máxima cantidad de corriente.

Las patillas de un transistor y las tensiones de trabajo vienen especificadas en la hoja de especificaciones.

Apoyo visual

Descubre otros componentes electrónicos

Otros componentes electrónicos son los condensadores, las bobinas y los relés.

Gira las tarjetas para descubrir más información sobre cada uno de ellos.

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Otros componentes electrónicos son los condensadores, las bobinas y los relés.

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Conectando nuevos aprendizajes

A continuación, haz un repaso de todos los componentes que has aprendido.

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Componentes electrónicos Resumen/Idea intuitiva

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