Dispositivos de semiconductor pasivos

Podemos definir los componentes electrónicos pasivos como aquellos que no producen amplificación y que sirven para controlarla electricidad colaborando al mejor funcionamiento de los elementos activos (los cuales son llamados genéricamente semiconductores). Los componentes pasivos están formados por elementos de diversas clases que tendremos que considerar independientemente, ya que son diferentes sus objetivos, construcción y resultados, de modo que vamos a dividirlos en tres grandes grupos:

Resistencia

Podemos definir la resistencia como aquel componente que opone cierta dificultad al paso de la corriente eléctrica. Es decir, ofrece resistencia a dejarse atravesar por la corriente eléctrica en los más variados valores según el tipo de componente, de modo que pueden complir diversas funciones tales como la polarización de carga, limitadores de tensión, etc.

Las resistencias, son los elementos que más abundan el los circuitos electrónicos. Cuando destapemos cualquier caja que contenga semiconductores las veremos con profusión, distinguidas en seguida por aros de vivos colores que las envuelven y que, indican el valor de su resistencia óhmica, de acuerdo con su código.

Clases de Resistencias:

Estableceremos una clasificación de las resistencias de acuerdo con la forma de estar contruidas, y también de acuerdocon los materiales con los se lleva a cabo esta construcción.

a)Resistencias aglomeradas.
b)Resistencias de capa o película.
c)Resistencias Bobinadas.

Las resistencias aglomeradas se componen de una masa homogénea de grafito mezclado con un elemento aglutinante, fuertemente prensado en forma cilíndrica y encapsulada en un manguito de material aislante como el plástico. El valor óhmico de una resistencia de carbón, es decir, su mayor o menor facilidad para dejar pasar la corriente eléctrica depende de las proporciones del grafito y aglutinante empleadas en su fabricaión.

En las resistencias de capa o película, el elemento resistivo es una finísima capa de carbón sobre un cuerpo aislante, de forma también cilíndrica. El cuerpo central es, en algunos casos, un minúsculo tubo de cristal con los terminales de conexión conectados a cada extremo. Una variante de este tipo de resistencias son las llamadas resistencias de película metálica, en las que la capa de carbón ha sido sustituida por una aleación metálica de alta constante resistiva (niquel, cromo u oro-platino) o un óxido metálico como el óxido de estaño.

En las resistencias bobinadas se emplea un hilo conductor que poseauna resistencia específicaespecialmente alta. El hilo conductor se arrolla encima de un cuerpo, generalmente un tubo de cerámica. En cuanto a los extremos del hilo, se fijan generalmente con abrazaderas que a su ves pueden servir como conexiones para el montaje e, incluso, si las abrazaderas son desplazables se pueden obtener valores de resistencia parciales. En muchas ocaciones se hallan también colocadas dentro de un prisma cerámico de sección cuadrada y se sellan con una silicona especial para que se hallen debidamente protegidas.

Valor óhmico y tolerancia de las resistencias

Lo que más nos interesa de las resistencias es, desde, su valor óhmico, es decir, la oposición que ofrece el paso de la corriente eléctrica. Este valor no tiene ninguna relación con el tamaño, sino que los materiales constituyentes de la resistencia. En cuanto al valor óhmico hay que tener en cuenta que éste queda afectado por el calor, el calor se produce siempre que la corriente eléctricapasa a través de una resistencia, y este aumento de la temperatura modifica el valor de las resistencias. Por este motivo, en algunos aparatos de medida hay que esperar hasta que se hayan calentado las resistencias antes de hacer la medición para que cese la variación de resistencia que estos elementos provocan. Téngase en cuenta que, después de cierto tiempo, se establece un estado de equilibrio entre el calor producido y el calor irradiado, con lo que la temperatura no sigue aumentando. De todos modos , el valor asignado a una resistencia es siempre aproximado, y de ahí que deba contarse siempre con una tolerancia, de modo que el valor nominal puede variar dentro de ciertos límites.

Para qué sirven las resistencias

En los circuitos electrónicos, tanto las tensiones como las corrientes es preciso controlarlas para conseguir los efectos deseados. No podemos, por ejemplo, mandar indiscriminadamente corriente a la base de un transistor; por el contrario, estas bases precisan siempre tensiones de polarización para que puedan funcionar dentro de los límitres correctos, lo cual quiere decir que la tensión de base de un transistor debe mantenerse a una tensión constante con respecto el emisor.

Indicación del valor de las resistencias

Nos interesa realmente conocer el valor de cada una de las resistencias que forman parte de un circuito, ya que si alguna vez se ha de cambiar alguna resistencia que la sepamos sustituir por otra del valor adecuado.
El valor de las resistencias va grabado sobre ellas y puede venir indicado por medio de cifras, por anillos de color o bien por puntos de color , grabado todo ello, como decimos, sobre la superficie exterior del componente y de acuerdo con un código que tenemos que conocer. El uso de anillos de color pintados es el sistema más corriente utilizado en electrónica, y es el que vamos a estudiar en esta página.

Condensadores

Los condensadores son dispositivos capaces de almacenar una determinada cantidad de electricidad. Se componen de dos superficies conductoras, llamadas armaduras, puestas frente a frente y aisladas entre sí por un material aislante que es llamado daléctrico. La capacidad de almacenar electricidad es proporcional directamente a la superficie enfrentada; inversamente proporcional a la distancia que separa las armaduras y depende del dieléctrico existente entre ambas. Si el dieléctrico es aire, se dice que la constante dieléctrica es 1. Si entre las armaduras se interpone una placa de papel impregnado, cuya constante dieléctrica es 3,50, se obtendrá un condensador de 3,50 veces más de capacidad que el mismo con dieléctrico de aire.
Su capacidad de almacenar electricidad viene proporcionada por la siguiente propiedad: supongamos, por ejemplo, una batería. En ella sabemos que entre sus bornes existe una diferencia de potencial (d.d.p.) lo cual quiere decir que, en última instancia , la principal función de esta bateria consiste en trasladar los electrones negativos que posee de más en su borne negativo y recogerlos en igual número en su borne positivo. Si, por ejemplo, se conecta cada uno de estos polos a un conductor, los electrones serán expulsados por el conductor superior y absorbidos en el mismo número por el inferior dejando la placa superior cargada negativamente y la inferior positivamente. De esta forma podría decirse que durante una muy breve fracción de segundo se establece una corriente muy pequeña que corre a llenar el interior de cada cable y que cesa porque el circuito no está establecido. Así pues, podemos decir que los conductores almacenan ciertacantidad de electricidad ; y si se logra desconectar estos conductores de los bornes de la bateria, de una manera instantánea , la carga permanecería en los conductores una vez separados de la fuente.
Si en un circuito así concebido aumentamos el grosor o el tamaño de un conductor, aumentará proporcionalmente la capacidad; y si en un punto determinado de un circuito aplicamos una gran superficie, habremos conseguido almacenar aquí mucha mayor cantidad de electrones de los que caben en un delgado conductor. De alguna manera podemos comparar un condensador con un abombamiento que existiera en un circuito por el que pasa agua. Cuando se interrumpe el paso del líquido, en la zona del abombamiento queda aprisionada mucha máscantidad de líquido que en el resto del tubo.
El condensador es, pues, un componente deliberadamente fabricado para tener gran capacidad de almacenamiento de corriente; y esta capacidad depende, como decíamos al principio, de la superficie de las ataduras.

Funcionamiento de un Condensador

Aquí tenemos un ejemplo del funcionamiento de un condensador frente a una corriente alterna. Vemos un generador de corriente alterna que está conectado a un condensador. Debido a la tensión alterna U, el condensador resulta cargado, descargado, vuelto a cargar con polaridad opuesta; una vez más descargado, y así sucesivamente. Con ello circula una corriente cuya variación es senoidal. Pero, la corriente no circula a través del condensador, es decir a través de sudieléctrico que es aislante como hemos dicho, la corriente sólo circula de los bornes del generador a las armaduras del condensador y viceversa, es decir, aunque el circuito realmente no está cerrado el efecto es como si lo estuviera; y siendo éste el efecto, se suele decir que por el circuito circula una corriente eléctrica.
La intensidad de la corriente o, mejor dicho, el valor eficaz de la corriente alterna depende, aparte de la tensión del generador, de lacapacidad del condensador y de la frecuencia de la propia corriente alterna. Cuanto mayor es la capacidad y más elevada la frecuencia, con tanta más violencia se desarrolla el proceso continuo de carga y descarga y, en consecuencia, tanto más intensa será la corriente. A pequeñas capacidades y frecuencias circulará sólo una débil corriente.
En lo que respecta a la corriente continua el comportamiento del condensador es diferente. Aquí dí hay una interpretación práctica de la corriente. Frente a la corriente continua el condensador se comporta como un depósito que solamente se abre cuando la presión de alimentación (tensión) varía. Cuando la tensión continua aumenta, la corriente pasa de + hacia el polo -; cuando se estabiliza no hay paso de corriente, y cuando disminuye la tensión, la corriente circula en sentido inverso. El caso de la corriente alterna resulta diferente porque, como se deduce de lo explicado antes, esta corriente con sus cambios de fase carga y descarga sucesivamente alcondensador.
Dentro de un circuito electrónico los condensadores se utilizan en los circuitos oscilantes uniendo su función a la que ejercen las inductancias (o bobinados) aprovechando sus condiciones de paso de la corriente alterna y bloqueo de la continua.

Bobinas o Inductores

Las bobinas, también llamadas inductancias, son los elementos que varían en su diseño probablemente más que cualquier otro componente de los mencionados en este sitio. En su concepción más elemental, una bobina consiste simplemente con un hilo conductor arrollado sobre un material aislante. Este tipo de diseños da origen a los trasformadores, las bobinas de los relés electromagnéticos, etcetéra, y en general a todos aquellos dispositivos en los que se crea una autoinducción por variación de la corriente en un bobinado que produce líneas magnéticas y afecta a otro bobinado creándose una fuerza electromotriz (f.e.m.) a través de un campo magnético. La autoinducción se suele también llamar inductacia y eso explica el nombre genérico que reciben tambien los bobinados.