Resistencias, condensadores, diodos, transistores

Resistencias, condensadores, diodos y transistores

Introducción

Dentro de un cargador, de un mando a distancia o de una placa Arduino hay pequeños componentes que controlan cómo circula la corriente eléctrica. Son los componentes electrónicos básicos. En esta lección aprenderemos qué hacen los cuatro más importantes, cómo se representan y cómo se calculan en circuitos sencillos. Recuerda la ley de Ohm, que usaremos constantemente: V = I · R (tensión en voltios, intensidad en amperios, resistencia en ohmios).

Explicación

1. Resistencias

Una resistencia (o resistor) se opone al paso de la corriente. Sirve para limitar la intensidad que llega a otros componentes o para repartir la tensión. Su valor se mide en ohmios (Ω); se usan mucho el kiloohmio (1 kΩ = 1000 Ω) y el megaohmio (1 MΩ = 1 000 000 Ω).

• Fijas: su valor no cambia. Se identifica con el código de colores: las dos primeras bandas son cifras, la tercera es el multiplicador (número de ceros) y la cuarta, la tolerancia (dorado ±5 %, plateado ±10 %). Valores de los colores: negro 0, marrón 1, rojo 2, naranja 3, amarillo 4, verde 5, azul 6, violeta 7, gris 8, blanco 9.
• Variables: el potenciómetro, cuyo valor cambiamos girando un mando (control de volumen).
• Dependientes: la LDR disminuye su resistencia cuando recibe más luz; la NTC disminuye su resistencia al aumentar la temperatura (la PTC la aumenta). Se usan como sensores.

2. Condensadores

Un condensador está formado por dos placas conductoras separadas por un aislante (dieléctrico). Almacena carga eléctrica y la devuelve después, como un pequeño depósito. Su capacidad se mide en faradios (F), una unidad muy grande, por lo que se usan el microfaradio (µF), el nanofaradio (nF) y el picofaradio (pF). La carga que almacena es Q = C · V.

• Usos: temporizadores (tardan un tiempo en cargarse y descargarse), filtrar variaciones de tensión en fuentes de alimentación, el flash de una cámara.
• Los electrolíticos tienen polaridad: la patilla negativa está marcada y no deben conectarse al revés.
• En corriente continua, una vez cargado, el condensador no deja pasar la corriente.

3. Diodos

Un diodo es un componente semiconductor que deja pasar la corriente en un solo sentido, del ánodo (+) al cátodo (−, marcado con una franja). Cuando el ánodo está a mayor tensión que el cátodo está polarizado en directa y conduce; al revés, está polarizado en inversa y no conduce. Un diodo de silicio, cuando conduce, consume unos 0,7 V.

El LED (diodo emisor de luz) es un diodo que se ilumina al conducir. Necesita unos 2 V (según el color) y unos 20 mA. Siempre se conecta con una resistencia en serie que limite la corriente; si no, se destruye.

4. Transistores

El transistor es el componente que hizo posible la electrónica moderna: un microprocesador contiene miles de millones. El más habitual en el aula es el transistor bipolar NPN, con tres patillas: base (B), colector (C) y emisor (E). Una corriente pequeña en la base controla una corriente mucho mayor entre colector y emisor:

I_C = β · I_B, donde β (ganancia) suele valer entre 100 y 300.

• Como interruptor: sin corriente de base, no conduce (corte); con suficiente corriente de base, conduce plenamente (saturación). Así, un sensor débil puede encender un motor o un relé.
• Como amplificador: aumenta una señal pequeña, como en un altavoz.

Ejemplos resueltos

Ejemplo 1. Código de colores. Una resistencia tiene las bandas marrón, negro, rojo y dorado. Marrón = 1, negro = 0 → 10; rojo = multiplicador ×100 → 10 · 100 = 1000 Ω = 1 kΩ; dorado = tolerancia ±5 %, así que su valor real está entre 950 Ω y 1050 Ω.

Ejemplo 2. Resistencia para un LED. Queremos encender un LED (2 V, 20 mA) con una pila de 9 V. La resistencia debe soportar el resto de la tensión: 9 − 2 = 7 V. Por la ley de Ohm, R = V / I = 7 / 0,02 = 350 Ω. Como ese valor no se fabrica, elegimos el valor comercial superior más próximo, 390 Ω, para que la corriente quede algo por debajo de 20 mA.

Ejemplo 3. Transistor. Un transistor con β = 100 recibe una corriente de base de 0,2 mA. I_C = 100 · 0,2 mA = 20 mA: suficiente para encender un LED con una corriente de base cien veces menor.

Ejemplo 4. Condensador. Un condensador de 1000 µF se carga a 12 V. Q = C · V = 0,001 F · 12 V = 0,012 C.

Ejercicios