Conceptos Fundamentales de Electricidad y Electrónica: Ley de Ohm, Condensadores, Semiconductores y Diodos

La Ley de Ohm

Definición y Principio Fundamental

La Ley de Ohm establece que "la intensidad de la corriente eléctrica que circula por un conductor eléctrico es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo".

Esta ley define una propiedad específica de ciertos materiales conductores, por la cual se cumple una relación constante entre el voltaje (V), la corriente (I) y la resistencia (R). Se puede expresar matemáticamente con la siguiente ecuación:

V = I * R (donde V es el voltaje en voltios, I es la corriente en amperios y R es la resistencia en ohmios).

Condensadores

Función Principal

Un condensador es un dispositivo fundamental en electrónica que tiene la capacidad de almacenar energía eléctrica. Se clasifica como un componente pasivo.

Capacidad y Unidades de Medida

La capacidad de un condensador se mide en Faradios (F). Sin embargo, un Faradio es una unidad de capacidad muy grande para la mayoría de las aplicaciones prácticas, por lo que en la ingeniería electrónica se suelen utilizar submúltiplos:

• Microfaradios (µF): 1 µF = 10^-6 F
• Nanofaradios (nF): 1 nF = 10^-9 F
• Picofaradios (pF): 1 pF = 10^-12 F

Estructura y Funcionamiento

Un condensador está formado por un par de superficies conductoras, comúnmente llamadas placas, que se encuentran en una situación de influencia total. Esto significa que todas las líneas de campo eléctrico que parten de una placa van a parar a la otra. Estas superficies, que pueden tener diversas formas (tablas, esferas o láminas), están separadas por un material dieléctrico o por el vacío.

El material dieléctrico es crucial, ya que actúa como aislante y se utiliza para disminuir el campo eléctrico entre las placas. Cuando el condensador es sometido a una diferencia de potencial (d.d.p.), las placas adquieren una determinada carga eléctrica: positiva en una y negativa en la otra, siendo la carga total almacenada en el dispositivo nula.

Tipos de Condensadores

En electricidad y electrónica, existen diversos tipos de condensadores, cada uno con características y aplicaciones específicas. Aunque el presente documento introduce el concepto general del condensador como un dispositivo que almacena energía eléctrica y es un componente pasivo, la descripción detallada de los tipos específicos no se incluye aquí.

Semiconductores

Definición

Un semiconductor es una sustancia que presenta un comportamiento eléctrico intermedio, pudiendo actuar como conductor o como aislante dependiendo de factores externos como la temperatura, la luz o la aplicación de un campo eléctrico.

Elementos Químicos Semiconductores

Los elementos químicos semiconductores más relevantes en la tabla periódica incluyen el Silicio (Si) y el Germanio (Ge), entre otros. (Aunque el documento original menciona una tabla, esta no se proporciona en el texto actual).

Tipos de Semiconductores

Semiconductores Intrínsecos

Son aquellos semiconductores que poseen sus propiedades conductoras por su composición natural, es decir, son materiales puros sin adición de impurezas.

Semiconductores Extrínsecos

Los semiconductores extrínsecos son materiales intrínsecos a los que se les añaden impurezas de forma controlada, en un proceso denominado dopado, con el objetivo de modificar y mejorar sus propiedades eléctricas para aplicaciones específicas.

Dopaje Tipo N

El propósito del dopaje tipo N es el de producir una abundancia de electrones portadores de carga en el material. En este tipo de semiconductores, los electrones son los portadores de carga mayoritarios (los electrones poseen carga negativa).

Dopaje Tipo P

El propósito del dopaje tipo P es el de crear una abundancia de huecos (ausencia de electrones) en el material. En este caso, los huecos son los portadores de carga mayoritarios (los huecos se consideran portadores de carga positivos).

Diodos

Definición y Formación

Un diodo es un componente electrónico fundamental que se obtiene de la unión de un semiconductor tipo P y un semiconductor tipo N. Esta unión crea una barrera que permite un control específico del flujo de corriente.

Característica Principal

La principal característica de un diodo es que solo permite el paso de corriente eléctrica en un sentido, actuando como una válvula unidireccional para la electricidad. Esto es crucial para rectificar corriente alterna, entre otras aplicaciones.

Terminales del Diodo

El diodo es un dispositivo electrónico de dos terminales, que se denominan:

• Ánodo: El terminal por donde la corriente entra al diodo (lado P).
• Cátodo: El terminal por donde la corriente sale del diodo (lado N).