Multímetro, Señales Eléctricas y Diodos: Conceptos Fundamentales

El Multímetro: Uso y Mediciones

¿Qué es un Multímetro?

Un multímetro es un instrumento eléctrico portátil diseñado para medir directamente diversas magnitudes eléctricas. Estas pueden ser activas, como corrientes y tensiones, o pasivas, como resistencias, capacidades y otras.

Conexión del Multímetro para Mediciones

• Voltímetro (Medición de Tensión): Para medir tensión, el voltímetro debe conectarse en paralelo con el componente o sección del circuito cuya diferencia de potencial se desea conocer.
• Amperímetro (Medición de Corriente): Para medir corriente, el amperímetro debe conectarse en serie dentro del circuito, de modo que la corriente a medir fluya a través del instrumento.
• Óhmetro (Medición de Resistencia): El óhmetro permite medir el valor de una resistencia. Para ello, la resistencia debe estar desconectada de cualquier fuente de alimentación y el óhmetro se conecta en paralelo con ella.

Consideraciones Importantes al Medir

• Polaridad: Si se conecta un voltímetro o amperímetro con la polaridad invertida (terminal positivo donde va el negativo y viceversa), la lectura en la pantalla aparecerá con valor negativo.
• Selección de Escala:
  • Si se elige una escala mayor a la magnitud que se quiere medir, el multímetro mostrará un valor, pero con menor precisión (menos cifras significativas).
  • Si se elige una escala menor a la magnitud que se quiere medir, el multímetro generalmente indicará una sobrecarga (a menudo mostrando "OL" o un "1" en la posición más significativa). No mostrará un número más grande en otra escala; simplemente indicará que la medida excede el rango seleccionado.

Conceptos Clave de Señales Eléctricas

Parámetros de una Señal Periódica

Valor Medio:

Es el promedio de todos los valores instantáneos de una señal tomados a lo largo de un ciclo completo.

Valor Eficaz (RMS):

Es el valor equivalente de una señal de corriente continua (DC) que produciría la misma disipación de potencia en una resistencia que la señal periódica considerada.

Valor Pico:

Es el valor máximo (positivo o negativo) que alcanza una señal, medido desde el nivel cero (0 V o 0 A).

Valor Pico a Pico:

Es la diferencia entre el valor máximo (pico positivo) y el valor mínimo (pico negativo) de una señal.

Frecuencia y Periodo

• Periodo (T): Es el tiempo que tarda una señal periódica en completar un ciclo y empezar a repetirse. Se mide en segundos (s).
• Frecuencia (f): Es el número de ciclos que una señal completa en un segundo. Se define como la inversa del período: f = 1/T. Se mide en Hertz (Hz).

Ciclo de Actividad:

(Nota: Definición incompleta en el texto original)

Introducción a los Diodos Semiconductores

Materiales Semiconductores

Un material semiconductor es aquel cuya conductividad eléctrica se encuentra entre la de un conductor y la de un aislante. Característicamente, permite el paso de la corriente eléctrica (electrones) más fácilmente en un sentido que en el contrario.

Tipos de Semiconductores

• Intrínseco: Un semiconductor puro (generalmente Silicio o Germanio) sin impurezas añadidas. Su estructura cristalina es típicamente tetraédrica, formada mediante enlaces covalentes entre sus átomos.
• Extrínseco: Se obtiene a partir de un semiconductor intrínseco al añadirle intencionalmente un pequeño porcentaje de impurezas (átomos trivalentes o pentavalentes). Este proceso se denomina dopado.
  • Semiconductor tipo N: Se crea dopando un semiconductor intrínseco con impurezas pentavalentes (ej. Fósforo, Arsénico). Estas impurezas aportan electrones adicionales, convirtiendo a los electrones en los portadores de carga mayoritarios (portadores negativos).
  • Semiconductor tipo P: Se crea dopando un semiconductor intrínseco con impurezas trivalentes (ej. Boro, Galio). Estas impurezas crean "huecos" (ausencia de electrones en la banda de valencia), convirtiendo a los huecos en los portadores de carga mayoritarios (portadores positivos).

La Unión P-N

La unión P-N es la frontera que se forma al unir un material semiconductor tipo P con uno tipo N (o al dopar diferencialmente un mismo cristal). Esta unión es la base fundamental del funcionamiento de los diodos y transistores.

Tipos Comunes de Diodos

• Diodo Rectificador: Es el tipo más básico. Permite el paso de la corriente eléctrica predominantemente en un sentido (polarización directa) y la bloquea en el sentido opuesto (polarización inversa). Se usan comúnmente para convertir corriente alterna (AC) en corriente continua (DC).
• Diodo Emisor de Luz (LED): Un LED (Light Emitting Diode)¹ es un componente optoelectrónico pasivo, un tipo de diodo que emite luz cuando se polariza directamente y circula corriente a través de él.
• Diodo Zener: Es un diodo de silicio diseñado específicamente para operar de forma continua en la zona de ruptura inversa (efecto Zener o avalancha) sin dañarse. Se utiliza principalmente en reguladores de tensión para mantener un voltaje casi constante a pesar de variaciones en la tensión de entrada, la resistencia de carga y la temperatura.