Diodo Zener

 Lo primero, antes de explicar el diodo zener y para los que todavía no lo saben, vamos a explicar que es un diodo.

   Un diodo es un componente electrónico (semiconductor) que permite el paso de la corriente "solo en un sentido". Veamos el diodo real y su símbolo.

diodo

   Como vemos para que la corriente pase a través de diodo debe conectarse el ánodo al positivo y el cátodo al negativo.

   Cuando el diodo permite el paso de la corriente decimos que está polarizado directamente. Si está conectado de forma que la corriente no pasa por él decimos que está polarizado inversamente. Veamos que ocurre cuando conectamos un diodo con una lámpara en serie.

polarizacion diodo

   No vamos hablar más del diodo, si quieres saber más te recomendamos este enlace: Diodo. 

   Ahora vamos a conocer al Diodo Zener.

   ¿Qué es un Diodo Zener?

   Los diodos zener, zener diodo o simplemente zener, son diodos que están diseñados para mantener un voltaje constante en su terminales, llamado Voltaje o Tensión Zener (Vz) cuando se polarizan inversamente, es decir cuando está el cátodo con una tensión positiva y el ánodo negativa.

diodo zener

   Aquí tienes la imagen de un diodo zener real:

diodo zener

   Funcionamiento del Diodo Zener

   Cuando lo polarizamos inversamente y llegamos a Vz el diodo conduce y mantiene la tensión Vz aunque la aumentemos. La corriente que pasa por el diodo zener en estas condiciones se llama corriente inversa (Iz). 

   Se llama zona de ruptura por encima de Vz.

   Como ves es un regulador de voltaje o tensión.

   Cuando está polarizado directamente el zener se comporta como un diodo normal.

   Pero OJO mientras la tensión inversa sea inferior a la tensión zener, el diodo no conduce, solo conseguiremos tener la tensión constante Vz, cuando esté conectado a una tensión igual a Vz o mayor. Aquí puedes ver una la curva característica de un zener:

curva diodo zener

   Para el zener de la curva vemos que se activaría para una Vz de 5V (zona de ruptura), lógicamente polarizado inversamente, por eso es negativa. En la curva de la derecha vemos que sería conectado directamente, y conduce siempre, como un diodo normal.

   Sus dos características más importantes son su Tensión Zener y la máxima Potencia que pueden disipar = Pz (potencia zener).

   La relación entre Vz y Pz nos determinará la máxima corriente inversa, llamada Izmáx. OJO si sobrepasamos esta corriente inversa máxima el diodo zener puede quemarse, ya que no será capaz de disipar tanta potencia.

   Un ejemplo: Tenemos un diodo zener de 5,1V y 0,5w. ¿cual será la máxima corriente inversa que soportará?

  Recordamos P = V x I; I = P/V. En nuestro caso Izmáx = Pz/Vz = 0,5/5,1 = 0,098A.

   Para evitar que nunca pasemos de la corriente inversa máxima, los diodos zener se conectan siempre con una resistencia en serie que llamamos "Resistencia de Drenaje".

   Vamos a ver como sería la conexión básica de un diodo zener en un circuito:

diodo zener conexion

   La Rs sería la resistencia de drenaje y la Rl la Carga a la salida del zener. ¿Te das cuenta que la conexión es inversa?. Así se conectan siempre el zener diodo.

   En el circuito anterior la tensión de salida se mantendrá constante, siempre que sea superior a la Vz, y además será independiente de la tensión de entrada Vs. Esto nos asegura que la carga siempre estará a la misma tensión.

   Si aumentamos por encima de Vz la tensión de entrada Vs a la salida tendremos siempre la tensión constante igual a Vz.

   La Rs absorbe la diferencia de tensión entre la entrada y la salida. ¿Cómo se calcula la Rs?

   Rs = (Vs- Vo)/ (Il + Iz)

   Siendo Vs la tensión de entrada del regulador, Vo la tensión de salida, que será igual a Vz,  Il es la intensidad de carga máxima e Iz la intensidad o corriente a través del diodo zener.

   Esta última se escoge siempre de un valor del 10% o del 20% de la corriente máxima.

   también tenemos que decir que estos diodos se utilizan como reguladores de tensión para determinadas tensiones y resistencias de carga, por encima de ellos el zener puede bloquearse e incluso destruirse. Vamos a poner un ejemplo.

   Se desea diseñar un regulador zener de 5,1V para alimentar una carga de 5 ohmios, a partir de una entrada de 9V. Para ello utilizaremos un zener de 5,1V y 1w. Calcular:

   a) La resistencia necesario de drenaje, asumiendo una corriente de zener del 10% de la corriente máxima.

   b) Los límites de variación del voltaje de entrada dentro de los cuales se mantiene la regulación. Se asume que la carga es constante.

   c) La potencia nominal de la resistencia de drenaje.

   Vamos a resolver el problema:

   Para calcular la resistencia de drenaje ya sabemos que es:

 Rs = (Vs- Vo)/ (Il + Iz); en nuestro caso:

   Vs = 9V; Vo = 5,1V; 

   Il = Vo / Rl = 5,1/5 = 1,02A;

   Iz = Il / 10 = 1,2 /10 = 0,102A (el 10%)

   Si ponemos estos valores en la fórmula de la Rs tendremos:

   Rs = (9V-5,1V)/(1,02A-0,102A)= 3,48Ω.

   como este valor de resistencia no existe en la realidad escogeremos el valor de una resistencia de 3,3Ω que si existe en la realidad y se comercializa.

   Vamos ahora a resolver el apartado b).

   Los valores máximos y mínimos de la tensión de entrada entre los cuales el circuito mantiene regulada la tensión de salida, podemos despejarlos de la fórmula anterior, despejando Vs y teniendo en cuenta que la Iz, corriente a través del zener, no puede ser superior a su valor máximo Izmáx ni inferior a cero. Despejamos Vs:

   Vs = (Il + Iz) x Rs + Vo;

   El valor mínimo para Vs será cuando Iz es igual a cero.

   Vsmínimo= Il x Rs + Vo;

   El valor máximo será cuando Iz es igual a Izmáx.

   Vs = (Il + Izmáx) x Rs + Vo;

   Los valores para nuestro ejercicio son:

  Il = 1,02A; Rs = 3,3Ω; Vo = 5,1V y la Izmáx será:

   Izmáxima= Pz/Vz = 1/5,1= 0,196A. Si ponemos los valores en las fórmulas anteriores, tenemos:

   Vsminimo = 1,02 x 3,3 + 5,1 = 8,47V

   Vmáxima = (1,02 + 0,196) x 3,3 + 5,1 = 9,11V.

   ¿Qué significa esto? Pues que la tensión de entrada puede ser entre 8,47V y 9,11V para que exista regulación de tensión del diodo zener.

   Si el zener tiene una tensión inferior a 8,47V deja de conducir y si es superior a 9,11V se destruye por sobrecalentamiento. Este será el rango del que hablamos anteriormente y por lo que los zener no se pueden usar para todos los casos.

   En ambos casos no habrá regulación de tensión y el circuito se comportará como un divisor de tensión normal.

   Conclusión a esto es que los diodos zener solo se pueden utilizar para un rango limitado de tensiones de carga o corrientes de carga.

   Para manejar tensiones elevadas se debe utilizar junto con un transistor, que se encargará de transportar la corriente d carga sin alterar la tensión aplicada a ella. Pero para eso tendríamos que entender el transistor. Si te interesa aquí tienes el enlace: Transistor.

  Por último calculemos el apartado c).

   La potencia nominal mínima de la resistencia de drenaje se calcula con la fórmula:

   Ps = (9,11V -5,1V)/3,3Ω= 4,87w.

   Según esto debe escogerse como mínimo una resistencia d 3,3Ω y que aguante una potencia de 5w. En la práctica, por seguridad se elegirá una de 3,3Ω y de 10w de potencia.

  Tipos de Diodos Zener

   Actualmente se pueden encontrar diodos zener de valores Vz desde 0,2V hasta 200V y de Pz hasta los 50 vatios.

   Hay principalmente dos variedades de zener, los ZD o ZDP que son los europeos y los 1N que son americanos.

   Los ZDP por ejemplo el ZPD12 significa que tienen una tensión zener de 12V. Para el resto tendremos que mirar sus características en la tabla de fabricante, aunque normalmente su tensión de ruptura viene impreso sobre el mismo diodo zener.

 Lo primero explicar que es un LED, o mejor dicho un diodo LED.

  Los diodos son componentes electrónicos que permiten el paso de la corriente en un solo sentido, en sentido contrario no deja pasar la corriente (como si fuera un interruptor abierto). Un diodo Led es un diodo que además de permitir el paso de la corriente solo un un sentido, en el sentido en el que la corriente pasa por el diodo, este emite luz. Cuando se conecta un diodo en el sentido que permite el paso de la corriente se dice que está polarizado directamente.

   ahora si la definición correcta será: Un diodo Led es un diodo que cuando está polarizado directamente emite luz.

   Además la palabra LED viene del ingles Light Emitting Diode que traducido al español es Diodo Emisor de Luz.

   Los Leds tienen dos patillas de conexión una larga y otra corta. Para que pase la corriente y emita luz se debe conectar la patilla larga al polo positivo y la corta al negativo. En caso contrario la corriente no pasará y no emitirá luz. En la imagen siguiente vemos un diodo led por dentro.

   Este es el símbolo que se usa para los diodos led en los esquemas eléctricos, donde el ánodo será la patilla larga.


   Los led trabajan a tensiones de 2V (dos voltios). Si queremos conectarlos a otra tensión diferente deberemos conectar una resistencia en serie con él para que parte de la tensión se quede en la resistencia y al led solo le queden los 2V.

   ¿Cómo funciona?

   El funcionamiento es muy sencillo. Cuando conectamos con polarización directa el diodo led el semiconductor de la parte de arriba permite el paso de la corriente que circulará por las patillas (cátodo y ánodo) y al pasar por el semiconductor, este semiconductor emite luz.


   En la figura de arriba puedes ver un led polarizado directamente e inversamente en serie con una bombilla. Lo mismo ocurre con el led, lo que pasa que no hace falta la bombilla por que el ya emite luz por si solo en polarización directa.

  Dependiendo del material que este hecho el semiconductor, este emitirá una luz de un color diferente. Así podemos obtener diodos led que emitan luces de colores diferentes (aluminio, galio, indio, fosforo, etc).

   Led de Muchos Colores o RGB

   Los led RGB son diodos que tienen 3 semiconductores cada uno con un color diferente. Los colores son los colores primarios el rojo, el verde y el azul. Si controlamos esta mezcla de colores, podemos obtener una gama inmensa de colores en los leds. Para controlar los colores solo hace falta hacer pasar más o menos corriente por uno u otro semiconductor. Por ejemplo si solo pasa corriente por el rojo y por el verde el color que obtenemos será el amarillo.

   ¿Cual es la Ventaja de los Diodos Led?

   2 son las grandes ventajas de los led.  

   La primera es que consumen menos energía que las lámparas convencionales. ¿Por qué?. Las bombillas normales emiten luz pero también calor. El calor es energía que perdemos (lo que queremos es luz no calor). Bien pues los leds también pierden en forma de calor energía pero en cantidades mucho menores. Esto hace que casi toda la energía que consuman se utilice en dar luz y no calor, con el consiguiente ahorro.

   El 80% de la energía que consume un led se transforma en luz sin embargo las bombillas convencionales solo transforman el 20% de lo que consumen en luz, todo lo demás se vuelve calor.

   Otra ventaja es que el tiempo de duración es mucho mayor. Mientras que una bombilla normal cuenta con una vida útil de unas 5.000 horas la vida útil de un LED es superior a las 100.000 horas de luz, estamos hablando de 11 años de continua emisión lumínica. ¿Interesante no?.

Semiconductores

¿Qué es un Semiconductor?

   Como la misma palabra indica, no son buenos conductores, pero tampoco son aislantes. Podemos definir los semiconductores como aquellos materiales que se comportan como conductores, solo en determinadas condiciones. Por eso se dice que están en un punto intermedio entre los conductores y los aislantes.

   Por ejemplo, hay materiales que a partir de una cierta temperatura son conductores, pero por debajo, son aislantes.

   En electrónica son muy importantes los semiconductores, ya que muchos componentes se fabrican con ellos.

  Cuando acabes de ver el tema, te recomendamos que hagas los ejercicios sobre semiconductores de la parte de abajo para repasar y ver lo que has aprendido.

   Teoría de los Semiconductores

  Para entender los principios físicos de los semiconductores tenemos que conocer como están formados los átomos de los elementos.

   En el núcleo del átomo se encuentran protones, con carga positiva y los neutrones, solo con masa, no tienen carga eléctrica. Fuera del núcleo y  girando alrededor de él, en las llamadas órbitas, se encuentran los  electrones, con la misma carga que los protones pero negativa.



   Cualquier átomo tiene el mismo número de protones en su núcleo que electrones girando en órbitas alrededor del núcleo. La carga positiva de los protones se anula con la negativa de los electrones, por eso el átomo, en su estado normal, tiene carga eléctrica nula.

   Pero no todos los átomos son iguales. Cada elemento  de la tabla periódica tiene diferentes átomos, pero todos están formados por las mismas partículas: protones, neutrones y electrones. Solo se diferencian en el número de ellas. El número de protones o electrones determina el número atómico del elemento. 

   Recuerda: los materiales están formados por átomos.

   Son los electrones, las partículas que realmente importan para estudiar la conducción eléctrica. La corriente eléctrica es un movimiento de electrones. Si somos capaces de mover los electrones de los átomos de un material, conseguiremos generar corriente eléctrica por él. Esta material se convertirá en conductor. Hay materiales que no podemos mover los electrones de sus átomo nunca, serán los aislantes.

   Los electrones que más fácil nos resultaría hacerles abandonar el átomo, son los que se encuentran en la última capa u órbita del átomo. Ahora veremos por qué.

   Cada órbita o capa en la que giran los electrones esta situada en lo que se llama una banda de energía. Los electrones que están girando un una banda, tiene la misma energía que esa banda. Los electrones más cercanos al núcleo están muy unidos  a él y tienen poca energía. Los más externos son las que tienen más energía, pero los que resulta más fácil hacerles abandonar el átomo.

   Para que un electrón de las capas más próximas al núcleo sea capaz de abandonar el átomo, tendríamos que ir pasándolo de capa en capa hasta llegar a la última capa. Es decir necesitaríamos ir suministrándole energía para pasar de una capa a otra hasta llegar a la más externa (banda de valencia). Inicialmente, tienen poca energía y pasarían a mucha energía al llegar a la capa más externa. Esto sería muy difícil de hacer, por este motivo, estos electrones no se usan para abandonar el átomo y provocar corriente eléctrica. 

   Solo se usan los electrones de la última capa, llamados electrones de valencia. Estos son los que utilizaremos para hacerles abandonar el átomo, que pasen a otro y  provocar corriente eléctrica por el material.

   Si te interesa la configuración electrónica de los átomos te recomendamos el siguiente enlace para ampliar conocimientos: Configuración electrónica de los elementos.


    Pero ojo, estos electrones de la última capa, la más externa o de valencia, todavía tenemos que lograr que abandonen esta capa para que dejen por completo al átomo. Es como si tuvieran que saltar una última capa. Esta capa la llamaremos de conducción. Sería esa capa de conducción, la que tendría que saltar un electrón de la última capa para hacerle abandonar por completo el átomo. OJO el salto sería suministrándole energía. Salto es igual a energía. Hay materiales que esta capa de conducción, sería muy grande, les costaría mucho abandonar el átomo, incluso estando en la última capa o banda. Estos materiales son los aislantes. Si es muy fácil hacerles saltar esta capa (que pasen de la de valencia a la de conducción), se llamaría conductor.

   Podríamos resumir todo esto diciendo que los electrones dentro de un átomo, se pueden encontrar en 3 tipos de bandas diferentes:

   - Banda de conducción: Intervalo energético donde están aquellos electrones que pueden moverse libremente. Están libres de  la atracción del atomo.

   - Banda Prohibida: Energía que ha de adquirir un electrón de la banda de valencia para poder moverse libremente por el material y pasar a la banda de conducción.

   - Banda de Valencia: Intervalo energético donde están los electrones de la última órbita del átomo.

   Aquí tienes una ilustración de como serían las bandas de un material si fuera conductor, aislante o semiconductor.




   En los aislantes un electrón de la capa de valencia no podríamos pasarlo a la de conducción, es demasiado difícil o ancha. Si te fijas en los conductores no hay capa prohibida, los electrones de valencia pasarían muy fácilmente a la de conducción.

   Los semiconductores tienen una dificultad intermedia para pasar los electrones de valencia a la de conducción. En la mayoría de ellos es necesario suministrarles energía en forma de calor para que pasen de la de valencia a la de conducción. Es decir, convertirles en materiales conductores.

   Un semiconductor se caracteriza por tener una banda prohibida, entre la de conducción y la de valencia, pero no muy ancha.

   También tenemos que decir que cuando arrancamos un electrón al átomo, este se desequilibra, pasando a tener carga positiva (un protón más que electrones tenía). Esto es lo que se conoce como ionización, ya que lo convertimos en un ión positivo o catión.

   Si por el contrario, el átomo no tiene su última capa llena y, por cualquier circunstancia le llega un electrón nuevo a esta capa, quedará cargado negativamente (un electrón más que protones tenía). Se convierte en un Ion negativo o anión.

   El carbono, el silicio, el germanio y el estaño tienen en su última capa 4 electrones, se les llama tetravalente, por que pueden ceder 1,2,3 o 4 electrones.

   Lógicamente un material está formado por millones de átomos, unidos mediante enlaces. Todos los semiconductores son materiales que tienen su átomos unidos por enlaces covalentes. (pincha en el enlace subrayado si quieres saber más). Comparten los electrones de su última capa de 2 en 2. Uno de estos electrones compartidos entre dos átomo por medio el enlace covalente, será el que tengamos que arrancar.



   Pero....¿Qué pasa entonces cuando el electrón abandona el átomo?. Pues que dejará lo que se llama un hueco.



   Producción de pares electrón-hueco

   Cuando un electrón se marcha del átomo rompe el enlace covalente de pares de electrones y dejará un hueco vacío (fíjate en la imagen de arriba en el silicio). Este hueco puede ser ocupado, más bien lo ocupará, otro electrón que hubiera abandonado otro átomo cercano a él. Así que se van generando huecos y estos huecos se van rellanando por otros electrones de otros átomos. Así es como pasa la corriente por los semiconductores, pares electrón-hueco. 

   Se dice que en la conducción de los semiconductores interviene el par electrón-hueco.



   Los dos materiales que más se usan para fabricar semiconductores son el Germanio y el Silicio. Ahora bien, purificar un material al cien por cien, requiere procesos muy costosos, lo que hace que los materiales que se usan contengan muchas impurezas. Por la cantidad de impurezas que posean, se pueden clasificar en intrínsecos y extrínsecos.

   Semiconductores Intrínsecos

   Son los que prácticamente carecen de impurezas; un átomo de impureza por cada 10 elevado a 11, átomos del semiconductor.

   Estos semiconductores, que se pueden considerar casi puros, la conducción se realiza por pares electrón-hueco, producido por generación térmica, de modo que cuanto mayor es el calor, mayor es la cantidad de portadores de carga libre generados (electrones-huecos) y menor su resistividad, siendo esta a temperatura ambiente (27ºC) de:

   - Germanio = 60 ohmios por centímetro.

   - Silicio = 150.000 ohmios por centímetro.

   El Germanio tiene un ancho de banda prohibida de 0,72 eV (electrón voltios) y el Silicio de 1,12 eV.

   Los semiconductores intrínsecos se usan como elementos sensibles a  la temperatura, por ejemplo una termoresistencia (PTC o NTC).

   Semiconductores Extrínsecos

   Son los que poseen un átomo de impureza por cada 10 elevado a 7 átomos de semiconductor. Además estos átomos de impurezas, más numerosos que en los intrínsecos, suelen tener 3 o 5 electrones de valencia, con el fin de que les sobre o les falte un electrón para completar los enlaces covalentes con los átomos del material semiconductor (recuerda son 4 electrones en el enlace covalente).

   Al tener portadores independientes de la generación térmica, la resistividad de estos es menor que la de los intrínsecos. Este tipo de semiconductores no se suelen usar para conducción por calor, para eso están los intrínsecos.

   - Germanio = 4 ohmios por centímetro.
   - Silicio = 150 ohmios por centímetro.

   La conductividad de este tipo de semiconductores, será mayor cuanto mayor sea el número de portadores libres y, por tanto aumentará con el número de impurezas.

   Como dijimos anteriormente, los átomos de impurezas suelen tener 3 o 5 electrones de valencia, lo que permite subdividir a estos semiconductores extrínsecos en dos tipos diferentes: Tipo N y Tipo P. Tipo N con impurezas con 5 electrones de valencia. Tipo P con impurezas de 3 electrones de valencia.

   


   Como ves los del tipo N tienen impurezas donadoras de electrones por que proporcionan electrones. En la formación de enlaces covalentes les sobra un electrón.

   Los del tipo P tienen impurezas aceptadores de electrones por que proporcionan huecos. En la formación de enlaces covalentes, al tener solo 3 electrones que pueden formar enlace, el enlace se queda con un hueco. Como los huecos atraen a los electrones, se pueden considerar con carga positiva.

   Las impurezas en los del tipo N pueden ser átomos de arsénico, antimonio, fosforo, etc.

   Las impurezas en los del tipo P pueden ser átomos de aluminio, boro, galio, etc.

   Tanto en uno como en otro, los portadores son las impurezas. En un caso los portadores son electrones (tipo N) y en otro los huecos (tipo P).

   La mayoría de los componentes electrónicos que se usan en electrónica: diodos, transistores, etc, se construyen uniendo semiconductores del tipo P con los del tipo N. La unión PN la puedes ver explicada en el siguiente enlace: Union PN.

Componentes básicos

  Los principales componentes utilizados en electrónica y sus principales aplicaciones, sobre todo en circuitos. No entraremos en detalles demasiados complicados, solamente en el funcionamiento, forma de conexión y sus usos, suficiente en la mayoría de los casos.

   LAS RESISTENCIAS FIJAS

   Resistencias fijas: Siempre tienen el mismo valor. Su valor o unidad es el ohmio (Ω) y su valor teórico viene determinado por un código de colores.

   Si recuerdas la ley de ohm, a mayor resistencia menor intensidad de corriente, por eso se usan para limitar o impedir el paso de la corriente por una zona de un circuito.

 El símbolo utilizado para los circuitos, en este caso, pueden ser 2 diferentes, son los siguientes:



   Aquí tienes como son las resistencias en la realidad:



   Como ves tienen unas barras de colores (código de colores) que sirven para definir el valor de la resistencia en ohmios (Ω). El código para el valor de cada color y mas sobre las resistencias lo tienes en este página: Resistencia Eléctrica.

   El primer color indica el primer número del valor de la resistencia, el segundo color el segundo número, y el tercero el numero de ceros a añadir. Cada color tiene asignado un número. Este código es el llamado código de colores de las resistencias. Un ejemplo. Rojo-Rojo-Rojo = 2200Ω  (se le añaden dos ceros). Otro Ejemplo el de la siguiente imagen:



   El primer color nos dice que tiene un valor de 2, el segundo de 7, es decir 27, y el tercer valor es por 100.000 (o añadirle 5 ceros). La resistencia valdrá 2.700.000 ohmios. ¿Fácil no?.

   Si quieres saber más sobre la resistencia eléctrica te recomendamos este enlace: Resistencia.

    POTENCIOMETRO O RESISTENCIA VARIABLE

   Son resistencias variables mecánicamente (manualmente). Los valores de la resistencia del potenciómetro varían desde 0Ω,  el valor mínimo y un máximo, que depende del potenciómetro. Los potenciómetros tienen 3 terminales.

   OJO La conexión de los terminales exteriores (los extremos) hace que funcione como una resistencia fija con un valor igual al máximo que puede alcanzar el potenciómetro.

   El terminal del medio con el de un extremo hace que funcione como variable al hacer girar una pequeña ruleta. Aquí vemos 2 tipos diferentes, pero que funcionan de la misma forma:



   Cualquier símbolo electrónico que tenga una flecha cruzándole significa que es variable. En este caso, una resistencia variable o potenciómetro sería:



   Para Saber más sobre el potenciómetro te recomendamos este enlace: Potenciómetro.

   LA LDR O RESITENCIA VARIABLE CON LA LUZ

   Resistencia que varía al incidir sobre ella el nivel de luz. Normalmente su resistencia disminuye al aumentar la luz sobre ella.

   Suelen ser utilizados como sensores de luz ambiental o como una fotocélula que activa un determinado proceso en ausencia o presencia de luz.



   Cualquier símbolo que tenga flechas dirigidas hacia el símbolo, significa que cambia al actuar la luz sobre el. Su símbolo es:



   Para saber más sobre la LDR y ver un circuito de aplicación, el siguiente enlace: LDR.

   EL TERMISTOR

   Son resistencias que varían su valor en función de la temperatura que alcanzan. Hay dos tipos: la NTC y la PTC. 

   NTC : Aumenta el valor de su resistencia al disminuir la temperatura (negativo).

   PTC: Aumenta el valor de su resistencia al aumentar la temperatura (positivo).



   Los símbolos son:

   

   EL DIODO

   Componente electrónico que permite el paso de la corriente eléctrica en una sola dirección (polarización directa).Cuando se polariza inversamente no pasa la corriente por él.



   En el diodo real viene indicado con una franja gris la conexión para que el diodo conduzca. De ánodo a cátodo conduce. De cátodo a ánodo no conduce.

   El símbolo del diodo es el siguiente:



   Veamos como funcionaría en un circuito con un lámpara. Si en la pila la corriente va del polo positivo (Barra larga) al negativo (barra corta) Tenemos que la lámpara:



   En el primer caso se dice que está polarizado directamente, la lámpara lucirá.

   En el segundo caso está polarizado inversamente (fíjate que cambió la polaridad de la pila), en este caso la lámpara no luce.

   Normalmente los diodos se utilizan con LEDs, no con lámparas o bombillas.

   Para Saber más sobre el diodo te recomendamos este enlace: Diodo.

   EL DIODO LED

   Diodo que emite luz cuando se polariza directamente (patilla larga al +). Estos diodos funcionan con tensiones menores de 2V por lo que es necesario colocar una resistencia en serie con ellos cuando se conectan directamente a una pila de tensión mayor (por ejemplo de 4V).

   La patilla larga nos indica el ánodo. Lucirá cuando la patilla larga este conectada al polo positivo (polarización directa).



   Su símbolo para los circuitos es el siguiente:

   

   Para saber más sobre el diodo led te recomendamos este enlace: Diodo Led.

   DIODO ZENER

   Los diodos zener, zener diodo o simplemente zener, son diodos que están diseñados para mantener un voltaje constante en su terminales, llamado Voltaje o Tensión Zener (Vz) cuando se polarizan inversamente, es decir cuando está el cátodo con una tensión positiva y el ánodo negativa.

   En definitiva, los diodos zener se conectan en polarización inversa y mantiene constante la tensión de salida.

   

   En realidad los diodos zener son como se muestra en la siguiente imagen:



   Si quieres saber más sobre el zener visita el siguiente enlace: Diodo Zener.


   EL CONDENSADOR

   Componente que almacena una carga eléctrica, para liberarla posteriormente.

   La cantidad de carga que almacena se mide en faradios (F). Esta unidad es muy grande por lo que suele usarse el microfaradio (10 elevado a -6 faradios) o el picofaradio (10 elevado a -12 faradios).

   OJO los condensadores electrolíticos están compuesto de una disolución química corrosiva, y siempre hay que conectarlos con la polaridad correcta. Patilla larga al positivo de la pila o batería.


   Su Símbolo es el siguiente, el primero es un condensador normal y el segundo el símbolo de un condensador electrolítico:



   EL CONDENSADOR COMO TEMPORIZADOR

   Los condensadores suelen utilizarse para temporizar, por ejemplo el tiempo de encendido de una lámpara. ¿Cuanto tiempo estará encendida la lámpara?. Pues lógicamente el tiempo que dure la descarga del condensador sobre ella.

   Una vez descargado se comporta como un interruptor abierto (hasta que no lo carguemos o se cargue el solo de nuevo).

   Normalmente la descarga del condensador sobre un receptor se hace a través de una resistencia, así podemos controlar el tiempo de descarga solo con cambiar el valor de la resistencia. La resistencia limita la corriente de descarga y hace que tarde más en descargarse.

   La fórmula del tiempo de carga y descarga de un condensador viene definido por la fórmula T= 5 x R x C. Donde R es el valor de la resistencia en ohmios y C la capacidad del condensador en Faradios.

   Veamos un ejemplo:



    En este circuito cuando el conmutador este hacia la derecha el condensador se carga. Al cambiarlo a la posición de izquierda se descarga por la resistencia encendiendo el LED el tiempo que dura la descarga (que depende del valor de R y de C).

   Para saber más sobre el condensador te recomendamos este enlace:Condensador.

   EL RELE

   Es un elemento que funciona como un interruptor accionado eléctricamente.

   Tiene dos circuitos diferenciados. Un circuito de una bobina que cuando es activada por corriente eléctrica cambia el estado de los contactos.

   Los contactos activarán o desactivarán otro circuito diferente al de activación de la bobina. Puede tener uno o más contactos y estos pueden ser abiertos o cerrados. Aquí puedes ver varios tipos:



   Ahora vas a ver un relé real, un circuito de como se utilizaría un relé y por último su símbolo:



   La parte de la derecha del esquema activa la bobina del relé. Al llegarle corriente a la bobina, el contacto que estaba abierto, ahora se cerrará y se encenderá la bombilla de la parte izquierda. Si cortamos la corriente en la bobina el contacto vuelve a su posición de reposo, es decir abierto, y la lámpara se apagará.

   Fíjate que el relé activa un circuito de una lámpara desde otro circuito diferente. Esto es muy útil cuando el circuito de la lámpara trabajará, por ejemplo a mucha tensión, podríamos activarlo desde un circuito externo al de la lámpara, el del relé, que trabajaría a mucha menos tensión, y por lo tanto mucho menos peligroso.

   Otro Ejemplo. Vamos hacer un circuito para el retardo del encendido de una bombilla, mediante un condensador y un relé:



   El condensador activa la bobina del relé cerrándose el contacto. Cuando se descarga la bobina no recibe corriente y el contacto del relé se abre.

   También te puede interesar el contactor, hermano mayor del relé:Contactor.

 Optoacoplador

   Un optoacoplador es un componente electrónico que se utiliza como transmisor y receptor óptico (de luz), es decir pueden transmitir de un punto a otro una señal eléctrica sin necesidad de conexión física ni cables (por el aire), mediante una señal luminosa. Por eso también se llaman OptoInterruptor.



    Activamos una luz y esta luz llega a un detector que genera una tensión de salida, interruptor cerrado. Si no se activa la luz o no le llega la luz al detector, este no genera ninguna tensión de salida, es decir interruptor abierto.

   Suelen ser elementos que sustituyen a los relés tradicionales. Se suelen utilizar para aislar dos circuitos, uno que trabaja a poco tensión (el del LED), llamado de control y otro a mucha tensión o a una tensión diferente (el del detector) llamado de potencia.

   Si quieres saber más sobre el optoacoplador visita el siguiente enlace: Optoacoplador.

   DIVISOR DE TENSIÓN



   En este circuito para una tensión de entrada fija la tensión de salida dependerá del valor de la resistencia variable de la parte de arriba. Al aumentar la resistencia del potenciómetro aumentará la tensión en él ya que Potenciómetro= Ip x Rp . y la tensión de salida será menor ya que la suma de las 2 tensiones (la del potenciómetro y la de la resistencia fija) siempre será igual a la tensión de entrada.

   Conclusión a mayor resistencia en la parte de arriba menor tensión de salida (en la parte de abajo). Si ahora cambiáramos el potenciómetro por la resistencia (potenciómetro abajo y resistencia fija arriba) la tensión de salida al aumentar la tensión del potenciómetro sería mayor, es decir al revés del circuito anterior de la figura.( 2 Re. Fijas).

   Para saber más sobre el divisor de tensión, fórmulas, ejercicios, circuitos, etc. visita el siguiente enlace: Divisor de Tensión.

   EL TRANSISTOR

   Es un componente electrónico que podemos considerarlo como un interruptor o como un amplificador.

   Como un interruptor por que deja o no deja pasarla corriente, y como amplificador por que con una pequeña corriente (en la base) pasa una corriente mucho mayor (entre el emisor y el colector). Luego lo veremos mejor.

   La forma de trabajar de un transistor puede ser de 3 formas distintas.



   -En activa : deja pasar mas o menos corriente.

   -En corte: no deja pasar la corriente.

   -En saturación: deja pasar toda la corriente Veamos un símil hidráulico (con agua).

   Símil hidráulico: Vamos a ver como funciona comparándolo con una llave de agua siendo el agua la corriente en la realidad y la llave el transistor.


   La llave es un muelle de cierre que se activa por la presión que actúa sobre él a través del agua de la tubería B.

   - Funcionamiento en corte: si no hay presión en B (no pasa agua por su tubería) no se abre la válvula y no se produce un paso de fluido desde E (emisor) hacia C (colector).

   - Funcionamiento en activa: si llega algo de presión a la base B, se abrirá la válvula en función de la presión que llegue, pasando agua desde E hacia C.

   - Funcionamiento en saturación: si llega suficiente presión por B se abre totalmente la válvula y todo el agua podrá pasar desde E hasta B (la máxima cantidad posible).

   Como vemos en un transistor con una pequeña corriente por la base B conseguimos una circulación mucho mayor de corriente desde el emisor al colector (amplificador de corriente), pero cuando no pasa nada de corriente por la base funciona como un interruptor cerrado, y cuando tiene la corriente de la base máxima, su funcionamiento es como un interruptor abierto. Podemos considerarlo un interruptor accionado eléctricamente (si metemos corriente por B, se abre).



   Hay una gama muy amplia de transistores por lo que antes de conectar deberemos identificar sus 3 patillas y saber si es PNP o NPN. En los transistores NPN se deba conectar al polo positivo el colector y la base, y en los PNP el colector y la base al polo negativo.

   Veamos su símbolos, el NPN y el PNP:



   Para saber más sobre el transistor te recomendamos este enlace: El Transistor.

   Comprobador del Patillaje de los Transistores

   Antes de comenzar las prácticas es aconsejable disponer de un comprobador del patillaje de los transistores, para saber si el transistor está en buen estado o está estropeado (ya que suelen fallar bastante, o quemarse con bastante facilidad).

   En caso de no disponer del comprobador, se puede construir uno con el siguiente circuito, pero no es necesario ni imprescindible:



 

   CIRCUITOS DE ELECTRONICA BASICA

    Ahora vamos a ver varios circuitos sencillos donde podemos aplicar los conocimientos adquiridos anteriormente.

   CIRCUITO DE ALARMA POR ROTURA DE CABLE



   Cuando el cable se rompe el transistor se activa y la alarma suena. Mientras el cable este sin romperse la corriente pasará por el circuito exterior, que tiene menos resistencia, y al transistor no le llega corriente a la base, conclusión, el transistor no se activará y no sonará la alarma en serie con el.


   SENSIBLE LUZ PARA UN MOTOR



   Cuando le ponemos luz a la LDR naja la resistencia y pasará mas corriente por la base hasta que sea la suficiente para activarlo. En ese momento el motor comenzará a funcionar. Si tenemos poca luz, la LDR tiene mucha resistencia y pasa poca corriente lo que implica que no le llega la suficiente corriente a la base del transistor.

   CIRCUITO SENSIBLE AL TACTO



   Cuando ponemos un dedo sobre los 2 sensores pasará una pequeña cantidad de corriente hacia la base del transistor, corriente aunque pequeña pero suficiente para activarlo y pasar activar el motor. Los 2 transistores conectados de esa forma se llama conexión Darlington. Sirve para amplificar la corriente de salida de los transistores.

   DETECTOR DE FRIO



   Cuando enfriamos la NTC aumenta mucho su resistencia y la corriente irá por la base del transistor activándolo y se encenderá el LED. Si la temperatura en la NTC es muy elevada tendrá poca resistencia y solo pasará corriente por el circuito externo, si pasar por la base del transistor.

   DETECTOR DE CALOR



   Al conectar de esta otra forma la NTC cuando aumentamos la temperatura en la NTC disminuye la resistencia e irá aumentando la corriente por la base. Llegará un momento que la corriente sea lo suficientemente grande como para activar el transistor y encenderse el LED