Fonaments d'Electrònica i Electrotècnia: Components Essencials

Electrotècnia i Electrònica: Conceptes Fonamentals

L’electrotècnia és el conjunt de tècniques que tenen com a objectiu l’obtenció, distribució i utilització dels corrents elèctrics com a forma d’energia.

L’electrònica, en canvi, és la part de la ciència i de la tècnica que estudia el moviment dels electrons en un circuit conductor i les seves aplicacions en el tractament i transmissió de la informació.

Components Actius en Circuits Electrònics

Resistors i Elements de Resistència

Resistors

Presenten resistència al pas dels electrons, podent limitar la intensitat o dividir el valor de la tensió. La seva unitat de mesura és l'ohm (Ω).

Potenciòmetres

Són resistors variables que es poden ajustar manualment per obtenir el valor de resistència desitjat.

Resistors No Lineals

Aquests varien per efectes externs com la lluminositat o la temperatura. Es fan servir habitualment com a sensors (per exemple, LDR o termistors).

El Condensador

Emmagatzema temporalment càrregues elèctriques sobre una petita superfície de manera que després es puguin recuperar. Està format per dues plaques metàl·liques paral·leles anomenades armadures, separades per un material aïllant anomenat dielèctric.

• La capacitat d’emmagatzematge d’un condensador és la relació entre la càrrega elèctrica que rep i la diferència de potencial entre les dues armadures.
• Es mesura en farads (F).
• El seu valor màxim de tensió que pot suportar s'anomena tensió de treball.

La Bobina (Inductància)

La bobina o inductància és un dispositiu format per un conductor elèctric enrotllat al voltant d’un nucli de material magnètic o aire. La seva funció principal és crear un camp magnètic al seu voltant quan el corrent hi circula. El valor de la inductància s’expressa en henrys (H).

Materials Semiconductors i Estructura Cristal·lina

Els sòlids utilitzats en electrònica tenen una estructura cristal·lina. Gràcies a les impureses o dopants, es generen càrregues lliures dins del cristall, modificant les seves propietats conductores.

• Semiconductor de tipus N: Aquell que ha estat dopat per a generar càrregues negatives, és a dir, electrons lliures.
• Semiconductor de tipus P: Aquell que ha estat dopat per a generar càrregues positives, és a dir, forats.

Díodes: Unió P-N

Quan unim dos semiconductors, un de tipus N i un de tipus P, obtenim un díode. La zona P l’anomenarem ànode, mentre que la N serà el càtode. El díode funciona com una porta que només deixa passar el corrent en una direcció.

Polarització del Díode

El comportament del díode depèn de com es connecti a la font de tensió:

• Polarització Inversa: Connectem el born positiu de la pila al càtode (N) i el negatiu a l’ànode (P). El corrent no podrà circular a través del díode. El díode pot suportar un valor determinat de tensió anomenat màxima tensió inversa, a partir del qual es faria malbé.
• Polarització Directa: Connectem el born positiu de la pila a l’ànode (P) i el negatiu al càtode (N). El díode permet el pas de corrent. Si se supera el valor d’intensitat de màxim corrent directe, el díode es farà malbé.

Dispositius Optoelectrònics

Els dispositius optoelectrònics són díodes capaços d’interaccionar amb efectes lluminosos:

• LED (Light Emitting Diode): Díodes capaços d’emetre una ona electromagnètica, normalment en forma de llum. S’utilitzen com a senyals lluminosos i en displays.
• Fotodíodes: Díodes que només deixen circular el corrent quan reben radiació lluminosa d’una certa intensitat. Són utilitzats en automatismes com a sensors (cèl·lules fotoelèctriques).
• Optoacobladors: Combinant un díode LED en un circuit emissor i un fotodíode en un circuit receptor, s’obté un eficaç sistema d’aïllament i comunicació òptica a distància.

Transistors

Els transistors estan formats per semiconductors de tipus diferents, però en aquest cas necessiten tres fases diferenciades. Les dues fases dels extrems seran del mateix tipus i la del mig, diferent. Així, els transistors poden ser de dos tipus principals: PNP o NPN.