Componentes Activos en Electrónica: Diodos, Transistores y más

Componentes Activos

Están formados mayoritariamente por semiconductores, los cuales pertenecen al grupo 4 de la tabla periódica.

Diodos

Un diodo es un semiconductor que permite el paso de corriente en un sentido, impidiendo la circulación en sentido contrario. Dispone de dos terminales: ánodo (A) y cátodo (K).

Polarización

• Polarización directa: Cuando el ánodo se conecta al polo positivo y el cátodo al negativo.
• Polarización inversa: Cuando el ánodo se conecta al polo negativo y el cátodo al positivo.

Características de un Diodo

• Tensión de umbral: Es la tensión a partir de la cual el diodo empieza a conducir cuando está conectado en polarización directa. En diodos de silicio, la tensión de umbral es de 0,7V, y en los de germanio, de 0,3V.
• Corriente máxima con polarización directa: Una vez pasada la tensión de umbral, si la corriente es demasiado grande, el calor excesivo fundirá el diodo.
• Tensión de ruptura: Si el diodo está montado con polarización inversa, la tensión de ruptura es aquella a partir de la cual el diodo deja circular corriente eléctrica.

Tipos de Diodo

Diodo Rectificador

Su aplicación más frecuente es la rectificación de corriente alterna. Convierte la corriente alterna en continua, eliminando o transformando la parte negativa de la onda.

Formas de Rectificación

• Rectificación de media onda: Deja pasar la corriente durante el semiciclo positivo de la señal y elimina la parte negativa. La señal alterna de entrada queda convertida en señal continua pulsatoria de media onda. Su inconveniente es que se desperdicia media onda.
• Rectificación de onda completa: Convierte la corriente alterna en continua pulsatoria de doble onda. La configuración más empleada es el puente rectificador de diodos.

Diodo de extinción: Protege de la extracorriente de ruptura cuando se abre un circuito con inductancia o bobina. Son gobernados por UCEs, más sensibles a los picos de tensión de abertura que llegan hasta los 300V.

Diodo de protección: Protege un circuito electrónico si se polariza inversamente de forma accidental. Impide el paso de corriente en sentido inverso.

Diodo Zener

Diseñado para funcionar en polarización inversa. Su misión es estabilizar o mantener constante la tensión del circuito, y siempre se conectará polarizado inversamente (ánodo al terminal negativo y cátodo al terminal positivo).

Características del Diodo Zener

• Tensión Zener (Vz): Valor de tensión a partir del cual el diodo Zener conduce en polaridad inversa.
• Intensidad máxima (Imax): Valor de corriente a partir del cual, en polarización inversa, el diodo Zener se quemaría.

Diodo LED

Es un emisor de luz. Su funcionamiento es similar a un diodo rectificador, pero con una tensión umbral de conducción entre 1,5 y 2,5V para que circule una corriente entre 10 y 25mA. Al entrar en conducción, emite luz. Se emplea una resistencia limitadora para evitar que se destruya.

Ventajas del Diodo LED

• Menor consumo
• Larga vida útil
• Menor fragilidad
• Mejor disipación de energía
• Emiten luz del color deseado
• Mayor rendimiento

Fotodiodo

Sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja, dependiendo del material del que esté formado. Al polarizarlo inversamente y ser excitado por una luz, se produce en su interior una circulación de corriente.

Transistores

Un transistor es un interruptor controlado por la corriente de la base (IB). Esta será siempre muy pequeña y podemos controlar la intensidad de los otros terminales dependiendo de:

• Nula: Transistor en corte.
• Mucho mayor o proporcional: Transistor en amplificación.
• Dejando que circule libremente: Transistor en saturación. La corriente del colector depende de las características del circuito exterior.

Transistor PNP: Conduce cuando su base se polariza negativamente.

Transistor NPN: Conduce cuando su base se polariza positivamente.

Tipos de Transistores

• Transistores bipolares (los más conocidos)
• Unipolares o de efecto de campo
• CMOS

Constitución de un Transistor Bipolar

Construido por tres cristales de material semiconductor, formando dos uniones PN. Dependiendo de cómo están las uniones, tenemos dos tipos de transistores bipolares: NPN y PNP. Está compuesto por tres terminales:

• Base (B): Terminal de control del transistor, es el terminal central.
• Emisor (E): Mayoritariamente emite la corriente a la base. Se identifica mediante una flecha.
• Colector (C): Recoge los portadores de corriente del emisor. Es el terminal restante del símbolo.

Características de un Transistor

• Intensidad del colector (Ic): Corriente máxima que puede atravesar el transistor.
• Ganancia de un transistor (β = hFE): β = Ic / Ib
• Máximo voltaje que soporta entre colector y emisor (Vce): Se cumple que: Ic > Ib > Ie. Ie = Ib + Ic. Vce = Vcb + Vbe.

Funcionamiento de un Transistor

Es similar a dos diodos en contraposición. Según apliquemos o no tensión en el terminal base, permitiremos que circule corriente por dicho terminal y, de esta forma, controlaremos el paso de la corriente principal (emisor-colector) del circuito, dejando que pase más o menos corriente.

Formas de Funcionamiento

• Conmutación: Funciona como un interruptor normal que abre y cierra el circuito. Interruptor abierto (corte), interruptor cerrado (saturación).
• Amplificación: Amplifica la señal de entrada multiplicada por un valor de 50 a 200. Se utiliza en receptores de radio, televisión, etc.