Componentes Electrónicos Esenciales: Funcionamiento y Aplicaciones

En el vasto mundo de la electrónica, comprender los componentes básicos es fundamental. A continuación, exploramos los elementos más comunes y su rol crucial en los circuitos eléctricos.

Resistencias Fijas

Las resistencias fijas son componentes pasivos diseñados para oponerse al flujo de corriente eléctrica. Su valor de resistencia es constante.

• Limitación de corriente: Su función principal es limitar la cantidad de corriente que circula por un circuito, protegiendo otros componentes sensibles.
• Protección de componentes: Al reducir la corriente y/o el voltaje, evitan daños a elementos como LEDs o microcontroladores.

Potenciómetro

Un potenciómetro es una resistencia variable que permite ajustar su valor de resistencia manualmente. Esto lo hace ideal para regular la cantidad de corriente o voltaje en un circuito.

• Regulación de corriente/voltaje: Al variar su resistencia, se puede controlar la intensidad de corriente que pasa por una parte del circuito o la caída de voltaje en un punto específico.
• Aplicaciones: Comúnmente usados en controles de volumen, brillo de pantallas, o ajuste de sensibilidad en sensores.

Resistencias Variables con la Temperatura (Termistores)

Los termistores son resistencias cuyo valor cambia significativamente con la temperatura. Existen dos tipos principales:

• NTC (Negative Temperature Coefficient): Si la temperatura (Tª) aumenta, su resistencia disminuye. Son ideales para sensores de temperatura donde se necesita una respuesta inversa.
• PTC (Positive Temperature Coefficient): Si la temperatura (Tª) aumenta, su resistencia aumenta. Se utilizan a menudo como fusibles rearmables o para protección contra sobrecorriente.

Resistencia Variable con la Luz (LDR)

Una LDR (Light Dependent Resistor) es un tipo de fotorresistencia cuyo valor de resistencia varía en función de la intensidad de luz que recibe.

• Funcionamiento: Su resistencia disminuye drásticamente cuando aumenta la cantidad de luz incidente. Con menos resistencia, la intensidad de corriente que puede pasar a través de ella aumenta.
• Aplicaciones: Utilizadas en circuitos de control de iluminación automática, detectores de luz, o sistemas de seguridad.

Condensador (Capacitor)

El condensador es un componente pasivo capaz de almacenar carga eléctrica y liberarla posteriormente. Es fundamental en muchos circuitos electrónicos.

• Capacidad de almacenamiento: Su capacidad (C) es la relación entre la carga eléctrica (q) que puede almacenar y el voltaje (V) al que se somete. Se mide en faradios (F).
• Fórmula: C = q / V
• Tipos comunes:
  • Condensadores normales (cerámicos, de poliéster, etc.)
  • Condensadores electrolíticos (polarizados, mayor capacidad)
• Tiempo de carga y descarga: El tiempo característico de carga y descarga en un circuito RC (Resistencia-Condensador) se calcula como t = 5 · R · C, donde R es la resistencia y C la capacidad.

Semiconductores: Diodos

Los semiconductores son materiales que, bajo ciertas condiciones, pueden conducir electricidad. Los diodos son uno de los componentes semiconductores más básicos y esenciales.

Un diodo es un dispositivo que permite el flujo de corriente en una sola dirección. Se vuelve conductor si está polarizado directamente (ánodo positivo respecto al cátodo); de lo contrario, bloquea el paso de la corriente.

Están formados por la unión de dos tipos de materiales semiconductores: tipo P (ánodo) y tipo N (cátodo).

Diodo LED (Light Emitting Diode)

El diodo LED es un tipo especial de diodo que emite luz cuando está polarizado directamente y la corriente lo atraviesa.

• Funcionamiento: Al igual que un diodo común, se vuelve conductor si está polarizado directamente.
• Características operativas: El voltaje típico necesario para que un LED comience a conducir y emitir luz es de aproximadamente 2V (puede variar según el color), y la intensidad de corriente que circula por un diodo LED suele ser de unos 20mA para un brillo óptimo y una vida útil prolongada.

Transistor

El transistor es un dispositivo semiconductor activo fundamental en la electrónica moderna, capaz de amplificar o conmutar señales electrónicas y potencia eléctrica.

Existen dos configuraciones principales de transistores bipolares:

• NPN
• PNP

Transistor como Interruptor

Una de las aplicaciones más comunes del transistor es su uso como interruptor electrónico, permitiendo o bloqueando el paso de corriente en un circuito.

Para que un transistor funcione como un interruptor (abierto o cerrado), es necesario controlar la corriente que circula entre el colector y el emisor a través de la corriente de base. En ambos casos, se suelen intercalar resistencias para limitar la cantidad de corriente por la base y el colector, protegiendo el transistor y el circuito.

• Interruptor Abierto (Estado de Corte): Si la corriente de base es nula o muy baja, el transistor no conduce (o conduce muy poco) entre colector y emisor. Es como un interruptor abierto, impidiendo el paso de corriente.
• Interruptor Cerrado (Estado de Saturación): Si se aplica suficiente corriente a la base, el transistor se satura y permite el paso de una corriente máxima entre colector y emisor. Es como un interruptor cerrado, permitiendo el flujo de corriente.

Ejemplo: Transistor como Interruptor Controlado por Temperatura

Consideremos un circuito donde un transistor actúa como interruptor, controlado por una resistencia NTC.

A temperatura ambiente, si la corriente por la base del transistor es nula (o insuficiente), el transistor se encuentra en estado de corte; por lo tanto, no conduce la corriente y, por ejemplo, una bombilla conectada a su salida no luciría (interruptor abierto).

A medida que aumenta la temperatura en la NTC, su resistencia disminuye. Esta disminución de resistencia puede provocar un aumento de la corriente de base del transistor, haciendo que este entre en saturación y conduzca la corriente, encendiendo la bombilla (interruptor cerrado).

Transistor como Amplificador: Detector de Agua

El transistor también es ampliamente utilizado como amplificador de señal. Un ejemplo práctico es un detector de agua.

Si solo se usaran dos sondas en el agua, la corriente que pasaría sería muy pequeña. Para que esta pequeña corriente active una alarma o un indicador (como un LED o un zumbador), necesitamos un dispositivo que amplifique esa intensidad de corriente. El transistor cumple esta función, tomando una pequeña corriente de entrada (de las sondas en el agua) y permitiendo que una corriente mucho mayor fluya a través de la carga (la alarma), avisándonos cuando el depósito esté lleno.

Función del Potenciómetro en Circuitos (Aclaración)

Retomando el potenciómetro, su función es crucial para desviar o regular el flujo de corriente. Si la resistencia de un potenciómetro está próxima a 0 ohmios, la mayor parte de la corriente tenderá a atravesar el potenciómetro (si está en serie o como divisor de voltaje). Por el contrario, si la resistencia del potenciómetro es muy elevada, la corriente buscará el camino de menor resistencia, desviándose por otra rama del circuito o reduciendo drásticamente su flujo a través del potenciómetro mismo. Esto permite un control preciso sobre la distribución de corriente en un circuito.