Fundamentos de Componentes Electrónicos: Diodos, Transistores y Condensadores

Materiales Semiconductores y Componentes Activos

El principal material semiconductor es el silicio, ya que es un material barato y abundante en la corteza terrestre. También hay que destacar el germanio o el arsenuro de galio. Con los materiales semiconductores se construyen los componentes electrónicos activos. Estos componentes realizan las funciones principales de los circuitos electrónicos.

El Diodo

Los diodos son componentes electrónicos que solo permiten el paso de corriente eléctrica en un sentido. Están formados por dos cristales semiconductores (de silicio o germanio) unidos entre sí.

Polarización del Diodo

• Polarización Directa: Cuando la conexión positiva del diodo está unida con la positiva de la pila, el diodo permite la conducción, comportándose como si fuera un interruptor cerrado.
• Polarización Inversa: Cuando la conexión positiva del diodo está conectada con la negativa de la pila, este se comporta como un interruptor abierto y no deja pasar la corriente eléctrica.

Tipos de Diodos y Aplicaciones

• Diodos Rectificadores: Su función es convertir la corriente alterna en continua.
• Diodos LED (Light Emitting Diode): Se fabrican en diferentes colores (rojo, verde, amarillo, blanco). Tienen la propiedad de emitir luz cuando se polarizan directamente. Se utilizan como elementos de señalización en muchos aparatos. Otra aplicación común es en los mandos a distancia.

Simbología

Diodo Rectificador (la banda identifica el cátodo, o terminal negativo) Símbolo:

Diodo LED:

Características de los Diodos LED

Las características típicas de los diodos LED son la tensión de trabajo (aproximadamente 2 o 3V) y la intensidad de trabajo (aproximadamente 20mA). Por lo tanto, para conectar un LED a tensiones superiores a 2 o 3V, se debe conectar una resistencia en serie, denominada resistencia limitadora, para proteger el componente.

El Condensador

El condensador es un componente utilizado para almacenar cargas eléctricas y utilizarlas en el momento adecuado. La capacidad de almacenar cargas (electrones) es muy pequeña, por lo que no se utilizan como pilas.

Está formado por placas metálicas (como aluminio) separadas por un material dieléctrico (como aire, papel o cerámica).

Funcionamiento del Condensador

El símbolo del condensador es el siguiente:

Si el interruptor está abierto, el condensador está desconectado. Al cerrar el interruptor, conectamos el condensador a la pila, lo que produce una acumulación de cargas eléctricas (electrones) en las dos placas del condensador. Si abrimos el interruptor, desconectaremos el condensador, pero la carga queda acumulada.

La capacidad que pueden almacenar se mide en Faradios (F).

El Transistor

El transistor es un componente electrónico de tres terminales capaz de controlar la corriente que pasa entre dos de los terminales mediante la corriente que pasa por un tercero (la base).

Explicado de otra manera, podemos decir que funciona como un interruptor que se cierra y se abre dependiendo de si entra o no corriente eléctrica por la tercera patilla. También tiene un efecto amplificador, como el que se utiliza en un equipo de música, donde los circuitos constituidos con transistores amplifican (aumentan) la señal eléctrica que se transmite a los altavoces.

Funciones Principales del Transistor

• Funciona como un interruptor controlado por corriente eléctrica.
• Permite amplificar una señal (por ejemplo, en un amplificador de sonido).

Modos de Operación del Transistor

El transistor puede operar en tres regiones principales:

1. Región de Corte

Para la base (B) no entra ningún electrón; por lo tanto, no se produce circulación de electrones entre el colector y el emisor. Decimos que el transistor está en corte y que el colector y el emisor están aislados. En este caso, el transistor no conduce en absoluto. Se comporta como un interruptor abierto.

2. Región Activa

Algunos electrones se introducen por la base. En este caso, la energía que transportan es suficiente para abrir parcialmente el paso. Cuantos más electrones entren, más abierto quedará el paso y mayor será la corriente entre el colector y el emisor. El transistor funciona en la zona activa como un amplificador.

La corriente del colector es directamente proporcional a la corriente de base. Si el factor de amplificación (beta, β) es igual a 100, la corriente del colector es 100 veces la corriente de la base.

3. Región de Saturación

Si pasan muchos electrones por la base, podrán abrir por completo el paso. El colector y el emisor quedan unidos y los electrones circulan libremente de un lado a otro. El transistor funciona como un interruptor cerrado.