CURSO DE SOPORTE A EQUIPOS DE COMPUTO

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SEMICONDUCTORES

Algunos átomos de materiales como el silicio y el germanio, tienen 4 electrones girando en su última capa. Esto cuatro electrones se pueden combinar con los electrones de otros elementos como el fosforo, arsénico, antimonio, que tienen cinco electrones en su última capa o también se pueden combinar con elementos como el boro, galio o indio, que tienen tres electrones en su última capa. Estos elementos son llamados impurezas.
Si combinamos Silicio o Germanio con un elemento que tiene cinco electrones girando en su última capa, los átomos forman enlaces covalentes. Al combinar los cinco electrones de la impureza con los cuatro electrones del Germanio o Silicio, queda sobrando un electrón ya que el máximo número de ellos en la última capa son ocho. Como resultado queda un electrón libre. Sumando todos estos electrones libres nos resulta una gran cantidad capaz de establecer una corriente eléctrica. A este material con exceso de electrones, se le llama material tipo N. Si en vez de elementos con cinco electrones en su última capa, agregamos al Silicio o Germanio elementos con tres electrones, la combinación da como resultado 7 electrones en su última capa, dejando un hueco por cada átomo. Este hueco actúa igual que un electrón pero con carga positiva. A este material se la llama tipo N. Esto se muestra en la siguiente figura:

Conociendo estas características, pasemos al estudio de los diodos y transistores:
DIODOS: Si tomamos un material tipo N y otro tipo P, los unimos con un contacto eléctrico entre ellos de tal forma que puedan conducir una corriente eléctrica, tenemos como resultado el dispositivo semiconductor tan importante llamado diodo, como lo muestra la siguiente figura:

Si conectamos una batería al diodo de la forma como se muestra en la figura anterior, el terminal negativo de la misma, repele los electrones del material tipo N, estos electrones cruzan la unión PN hacia la región tipo P y de ahí al terminal positivo de la batería. Lo mismo sucede con los huecos de la zona tipo P, son repelidos por el terminal positivo de la batería hacia la zona N y atraídos por el terminal negativo de la batería. De esta forma se establece una corriente eléctrica.
Ahora invirtamos las conexiones como en la siguiente figura:


Conectado de esta forma, el terminal positivo de la batería atrae los electrones de la zona tipo N, lo mismo sucede con los huecos, son atraídos por el terminal negativo de la batería. Los electrones no alcanzan a pasar la juntura por lo que no se establece un flujo de corriente.
El comportamiento del diodo conectado con voltaje directo como en el primer caso, o con voltaje inverso como en el segundo caso, hace que sea ideal en la rectificación de la corriente alterna.

Rectificación quiere decir convertir la corriente alterna en corriente continua.
Supongamos que tenemos una fuente de corriente alterna conectada a un diodo con las señales ilustradas gráficas como en la siguiente figura:


Como la corriente alterna cambia de polaridad en cada medio ciclo, cuando el terminal superior es positivo (medio ciclo positivo), el diodo está polarizado directamente y conduce corriente. El voltaje aparece a través del resistor como se indica en el primer medio ciclo positivo de la onda de salida. Cuando el terminal superior de la fuente de corriente alterna es negativo, el diodo está polarizado en forma inversa por lo que no conduce corriente. En el resistor no aparece voltaje alguno, esto está indicado en la onda de salida. El resultado es una corriente circulando en una sola dirección. Como la corriente es senoidal se llama corriente continua pulsante. Las pulsaciones se eliminan agregando otros componentes como capacitores, bobinas, es decir filtros, cuyo estudio está fuera del alcance de este manual. En la próxima entrega veremos los transistores.

INDUCTORES

Más conocidos como bobinas. Su unidad de medida es el Henrio. Están formadas por cable de cobre recubierto con material aislante, enrollado en form de vueltas alrededor de un eje o núcleo. Este núcleo puede ser de material no conductivo en cuyo caso se dice que el núcleo es de aire, ó material conductor del magnetismo como la ferrita.
Cuando se aplica corriente a una bobina, se genera una fuerza electromotriz que se opone al flujo de esa corriente. Esta oposicióon es mayor en corriente alterna que en corriente contínua. Por esto decimos que la bobina se comporta como un circuito abierto para la c.a. y como corto circuito para la c.c.
La inductancia de una bobina en henrios depende de su número de vueltas, sección o área de su núcleo, de su longitud y otros factores. Estos temas serán tratados en un próximo curso, más avanzado.
Las bobinas tienen diferentes aplicaciones: Circuitos sintonizados (vistos mas adelante), filtros, etc.
La oposición que ofrece una bobina al paso de la corriente, se llama reactancia inductiva, se mide en ohmios como la resistencia, se simboliza XL.
La fórmula para calcular la reactancia inductiva es XL=2πfL en donde f= frecuencia, L=inductancia.

En la proxima entrega comenzamos con los circuitos. Hasta pronto.

CAPACITORES

Un capacitor está formado por dos placas conductoras , separadas por un material no conductor de la electricidad que se llama dieléctrico. Cuando aplicamos voltaje a las placas del capacitor, una de las placas atrae los electrones de la fuente de poder, se carga y cuando esta carga iguala el voltaje de la fuente, la corriente deja de circular. Esto para la correinte contínua. Lo anterior nos quiere decir que el capacitor no conduce la correinte continúa. Si este capacitor cargado, lo desconectamos de la fuente y conectamos una carga en sus terminales, el capacitor conduce corriente desde la placa negativa a la positiva a través de la carga, con esto se descarga. Esta es la teoría de funcionamiento de un capacitor.

Los capacitores se usan con corriente alterna y corriente contínua pulsante. Esots dos tipos de corriente serán estudiados en un capítulo posterior dedicado a electricidad básica. Por el momento podemos decir que la corriente alterna fluye en un sentido aumentando su valor desde cero hasta un valor máximo, luego disminuye hasta llegar a cero nuevamente para invertir su direccion llegando a su valor máximo digamos negativo, luego disminuye a cero. Este ciclo se repite. Cada paso descrito se llama cilco. El número de ciclos en un segundo se llama frecuencia. La cantidad de tiempo que dura un ciclo se llama período. La frecuencia de la energá eléctrica empleada en los hogares en la mayoría de los paises, es de 60 ciclos o 60 Hertz. En la siguiente figura presentamos los elementos mas importantes de la corriente alterna:

Volviendo a nuestro tema, cuando el voltaje aumenta desde cero a su valor máximo positivo, el capacitor se carga y llega a su valor máximo de voltaje. Cuando el voltaje comienza a disminuir , el capacitor trata de equilibrar el voltaje de la fuente y de esta manera empieza a descargarse a través del elemento que esté conectado a sus treminales, puede ser una bobina o una resistencia. Cuanod el voltaje de la fuente llega a cero el capacitor tiene su valor de voltaje mínimo. La corriente de la fuente cambia su direccion, aumentando desde cero hasta su valor máximo positivo, con esto el capacitor comienza a cargarse nuevamente en sentido contrario, llega a su valor máximo, cuando el voltaje de la fuente comienza a disminuir, el capacitor empieza su descarga, llega a su valor mínimo y el ciclo se repite.Existen diferentes tipos de capacitores: Según su función pueden ser fijos, variables. Según su dieléctrico: De mica, electrolíticos, etc.

La capacitancia es la propiedad principal de los capacitores, se mide en Faradios pero las unidades mas utilizadas son el Microfaradio, el picofaradio.

A continuación les mostramos el aspecto físico de algunos capacitores:

ELEMENTOS DE CIRCUITO

Hablemos de los elementos presentes en la mayoría de los circuitos. Empecemos por los elementos pasivos que son Resistores, Inductores y Capacitores.
RESISTORES: Son elementos destinados a introducir cierta oposición al paso de la corriente. Su unidad de medida es el ohmio representado por la letra griega Ω. Existen ciertos materiales como el carbón, destinados a construir los resitores. Se fabrican con diversos valores de ohmios. Existe un código de colores para representar el valor de una resistencia. A la cantidad de desviación en el valor de una resistencia se le llama tolerancia. La desviación se da con el tiempo, la temperatura y otros faactores. Algunos resitores tienen tolerancias bajas, otros altas. Los de tolerancias bajas se les llama de precisión y se usan en aplicaciones especiales. Algunos resitores son variables, esto es, cuentan con un sistema que fucniona de tal forma que se pueden ajustar en cuanto a sus valores. Estos resistores variables son llamados reóstatos y potenciómetros dependiendo de su aplicación. A continuación relacionamos el aspecto físico, símbolos y otros detalles de los resistores:

Potenciómetros
Código de colores y sus valores.

Algunos resitores y sus símbolos.

ELECTRONICA, CIENCIA QUE REVOLUCIONA EL MUNDO.

Buen día estimados visitantes. Damos la bienvenida con un tema fascinante y el objetivo es educar, también debatir sobre la electrónica.

En tiempos remotos todo era manual. Se contaba con el ábaco, se tejía con las manos, en fin, el ser humano hacía uso de su plena capacidad corporal para realizar sus tareas.

Luego llegaron los decubrimientos, la bombilla, la válvula electrónica, el telar de Jacquar, la pascalina, etc.

Y estamos en nuestros días, la computadora, internet, satélites, aviones sofisticados, inteligencia artificial, teléfonos móviles de última generación, en fin, un sin número de elementos maravillosos que nos facilitan la vida.

La electrónica está presente en todo lo anterior por eso hemos decidido escribir una serie de artículos en este blog, tendientes a expresar los temas más importantes, dirigidos a aquellas personas que quieran aprender un poquito de esta ciencia e invitar a los expertos a dar sus opiniones, a realizar las correcciones necesarias para aclarar conceptos confusos.

ELECTRON: La materia está compuesta de átomos, estos a su vez están formados por un núcleo en cuyo interior se encuentran los neutrones y protones; alrededor del núcleo giran los electrónes. El número de electrones depende el elemento químico, no entraremos en detalle pero si podemos decir que algunos elementos como el cobre, los electrones quedan en libertad de movimiento y en capacidad de establecer una corriente eléctrica. A estos elementos como el cobre y la plata, entre otros, se les denomina conductores. En otros elementos como el vidrio, los electrones están fuertemente atraídos por el núcleo por lo que no se pueden mover, estos elementos se llaman aisladores o dieléctricos.

Existen elementos capaces de producir o forzar una corriente de electrónes, estos son las pilas , generadores, etc. La corriente eléctrica puede darse en dos formas: Corriente contínua producida generalmente por las pilas y fuentes de alimentación (vistas más adelante) y Corriente alterna, producida por alternadores o generadores. La corriente contínua tiene una dirección definida en un circuito, es decir no cambia. La corriente alterna se establece en una dirección, luego invierte la misma.

Así como existen elementos que fuerzan la corriente eléctrica, también existen elementos que se oponen al paso de la misma y se llaman resistores. También existen elementos que almacenan energía eléctrica para luego devolverla o suministrarla al circuito y se llaman capacitores. Otros elementos cuando reciben corriente eléctrica se comportan de tal manera que generan una energía opuesta a la aplicada que trata de oponerse a la misma, fenómeno que se llama inducción electromagnética, estos elementos se llaman inductores o bobinas, estudiadas con mas detalle más adelante.

Djemos hasta aquí por el día de hoy y continuaremos mañana con el estudio de los elementos mencionados aquí.