Componentes Electrónicos Esenciales: Transistores, Bobinas y Fuentes de Alimentación

Transistores: Fundamentos y Aplicaciones

Los transistores son componentes electrónicos esenciales que pueden funcionar como amplificadores de una señal de entrada o como interruptores. Se utilizan para amplificar, controlar y estabilizar señales eléctricas en diversos circuitos, como los que involucran componentes tipo LDR.

Existen dos tipos principales:

• Transistores Bipolares (BJT)
• Transistores Unipolares (FET)

Están formados por zonas de tipo P y N. Sus tres terminales son: emisor, base y colector.

Transistores PNP y NPN

Una forma sencilla de recordar la polaridad y el flujo de corriente en transistores bipolares es:

• PNP: La corriente "penetra" (entra) por la base.
• NPN: La corriente "no penetra" (sale) por la base.

Nota: Esta es una regla mnemotécnica común para recordar la dirección de la corriente convencional en la base.

Funcionamiento de un Transistor NPN

Para que un transistor NPN trabaje en su región activa (modo amplificador), la unión entre la base y el emisor debe estar polarizada directamente, y la unión entre la base y el colector debe estar polarizada inversamente.

El flujo de corriente se describe así:

• Los electrones que proceden del emisor son inyectados hacia la base debido a la polarización directa de la unión base-emisor, formando la corriente de emisor (IE).
• Cuando llegan a la base, una pequeña parte de estos electrones son atraídos por la base, generando la corriente de base (IB).
• El resto de los electrones son atraídos por el polo positivo del colector, constituyendo la corriente de colector (IC).

La relación fundamental entre estas corrientes es: IE = IB + IC.

La resistencia interna del transistor varía en función de la señal de entrada, lo que permite que el transistor regule la corriente que atraviesa un circuito.

Par Darlington

El Par Darlington es una configuración de dos transistores bipolares conectados de tal manera que la corriente amplificada por el primer transistor se convierte en la corriente de base del segundo. Esto permite amplificar el voltaje y la corriente de manera significativa. Se utilizan cuando un único transistor no es suficiente para conseguir la amplificación deseada, ofreciendo una ganancia de corriente muy alta.

Bobinas (Inductores)

Las bobinas, también conocidas como inductores, se utilizan en aquellos receptores que necesitan crear un campo magnético (por ejemplo, en un reloj o en circuitos de radiofrecuencia). Su comportamiento depende fundamentalmente de si están operando en corriente continua (CC) o corriente alterna (CA).

Fuentes de Alimentación: Conversión de CA a CC

Para convertir corriente alterna (CA) de la red eléctrica en corriente continua (CC) utilizable por dispositivos electrónicos, se emplea una fuente de alimentación. La fuente de alimentación más sencilla suele tener las siguientes etapas:

1. Transformación

Se utiliza un transformador, un dispositivo capaz de cambiar los valores de la tensión y de la corriente eléctrica sin alterar la forma de la onda. Es importante destacar que el transformador no modifica la potencia. La corriente alterna entra por el devanado primario y sale por el secundario, con una tensión y corriente ajustadas.

2. Rectificación

En esta etapa, la corriente alterna (CA) se convierte en corriente pulsante (CC no pura) mediante el uso de diodos. El método más común es el puente de diodos, que permite que la corriente fluya en una sola dirección, eliminando la parte negativa de la onda o invirtiéndola.

3. Filtrado

Para reducir el rizado de la onda pulsante obtenida en la rectificación, se conecta un condensador en paralelo a la salida del puente de diodos. Esto permite obtener una onda de tensión casi constante, más cercana a la corriente continua pura.

4. Estabilización (Regulación)

Esta etapa busca proporcionar una tensión de salida lo más constante y estable posible. Inicialmente, se puede lograr colocando un diodo Zener polarizado inversamente. Esto ayuda a reducir al máximo el rizado residual de la onda de salida del rectificador, obteniendo una corriente continua (CC) más limpia.

Si el dispositivo electrónico a alimentar necesita una tensión muy estable, es recomendable añadir un componente adicional: un regulador de tensión. Este regulador se coloca en lugar del diodo Zener (o después de él) y tiene como función principal mantener una tensión de salida constante, incluso si varían la corriente de carga o la tensión de la red de entrada.

Los reguladores de tensión suelen tener tres terminales:

1. Entrada de tensión (Input)
2. Salida de tensión (Output)
3. Común (GND / Tierra)

Amplificador Operacional (Op-Amp)

Un amplificador operacional es un circuito integrado que incluye un amplificador diferencial con dos entradas en oposición de fase (inversora y no inversora). Son ampliamente utilizados en electrónica debido a su capacidad para conseguir grandes ganancias de tensión y realizar diversas operaciones matemáticas con señales.

Su funcionamiento interno se puede dividir en tres etapas principales:

1. Etapa de entrada diferencial: Con un amplificador diferencial (AD) se amplifica la diferencia de tensión entre las dos entradas.
2. Etapa de ganancia de tensión: Se consigue una alta ganancia de tensión.
3. Etapa de salida: Se logra una impedancia de salida baja, lo que permite al Op-Amp entregar corriente a la carga sin una caída significativa de tensión.

Condensadores (Capacitores)

Los condensadores son componentes pasivos que permiten almacenar carga eléctrica y liberarla posteriormente. Son fundamentales en circuitos de filtrado, temporización y acoplamiento.

La capacidad de un condensador es la relación entre la carga eléctrica (q) que almacena y el voltaje (V) al que se somete. Se mide en faradios (F).

La fórmula para la capacidad es: C = q / V