En electrónica, un rectificador es el elemento o circuito que permite convertir la corriente alterna en corriente continua. Esto se realiza utilizando diodos rectificadores, ya sean semiconductores de estado sólido, válvulas al vacío o válvulas gaseosas como las de vapor de mercurio.
Curva caracteristica
Con la polarización directa los electrones portadores aumentan su velocidad y al chocar con los átomos generan calor que hará umentar la temperatura del semiconductor. Este aumento activa la conducción en el diodo.
Su construcción está basada en la unión PN siendo su principal aplicación como rectificadores. Este tipo de diodos (normalmente de silicio) soportan elevadas temperaturas (hasta 200ºC en la unión), siendo su resistencia muy baja y la corriente en tensión inversa muy pequeña. Gracias a esto se pueden construir diodos de pequeñas dimensiones para potencias relativamente grandes, desbancando así a los diodos termoiónicos desde hace tiempo.
Unión pn
Cuando una tensión positiva se aplica al lado P y una negativa al lado N, los electrones en el lado N son empujados al lado P y los electrones fluyen a través del material P mas allá de los límites del semiconductor.
De igual manera los huecos en el material P son empujados con una tensión negativa al lado del material N y los huecos fluyen a través del material N.
En el caso opuesto, cuando una tensión positiva se aplica al lado N y una negativa al lado P, los electrones en el lado N son empujados al lado N y los huecos del lado P son empujados al lado P. En este caso los electrones en el semiconductor no se mueven y en consecuencia no hay corriente
Principales aplicaciones
Una de las aplicaciones clásicas de los diodos rectificadores, es en las fuentes de alimentación; aquí, convierten una señal de corriente alterna en otra de corriente directa. Los diodos rectificadores se usan principalmente en: circuitos rectificadores, circuitos fijadores, circuitos recortadores, diodos volantes.
LED
FuncionamientoCuando un led se encuentra en polarización directa, los electrones pueden recombinarse con los huecos en el dispositivo, liberando energía en forma de fotones. Este efecto es llamado electroluminiscencia y el color de la luz (correspondiente a la energía del fotón) se determina a partir de la banda de energía del semiconductor. Por lo general, el área de un led es muy pequeña (menor a 1 mm2), y se pueden usar componentes ópticos integrados para formar su patrón de radiación.
El encapsulado epoxi es el encargado de
proteger al semiconductor de las inclemencias ambientales y como dijimos
ayuda a formar el haz de emisión.
Existen básicamente 4 tipos de encapsulado si lo catalogamos por su color.
- Transparente o clear water (agua transparente): Es el utilizado en
leds de alta potencia de emisión, ya que el propósito de estos leds es
fundamentalmente iluminar, es importante que estos encapsulados no
absorban de ninguna manera la luz emitida.
- Coloreados o tinted: Similar al anterior pero coloreado con el color
de emisión de sustrato similar al vidrio de algunas botellas, se usa
principalmente en leds de mediana potencia y/o donde sea necesario
identificar el color del led aun apagado.
- Difuso o difused: Estos leds tiene un aspecto mas opacos que el
anterior y están coloreados con el color de emisión, poseen pequeñas
partículas en suspensión de tamaño microscópicos que son las encargadas
de desviar la luz, este tipo de encapsulado le quita mucho brillo al led
pero le agrega mucho ángulo de visión ya que los múltiples rebotes de
la luz dentro del encapsulo le otorgan un brillo muy parejo sobre casi
todos los ángulos prácticos de visión.
- Lechosos o Milky: Este tipo de encapsulado es un tipo difuso pero
sin colorear, estos encapsulado son muy utilizados en leds bicolores o
multicolores. El led bicolor es en realidad un led doble con un cátodo
común y dos ánodos ( 3 terminales) o dos led colocados en contraposición
(2 terminales). Generalmente el primer caso con leds rojo y verde es el
mas común aunque existen otras combinaciones incluso con mas colores.
Colores
El LED tiene un voltaje de operación que va de 1.5 V a 2.2 voltios aproximadamente y la gama de corrientes que debe circular por él está entre los 10 y 20 miliamperios (mA) en los diodos de color rojo y de entre los 20 y 40 miliamperios (mA) para los otros LEDs.Tabla de material de fabricación, longitud de onda y color de diferentes tipos de LEDs
Zener
Características del diodo Zener
La aplicación de estos diodos se ve en los Reguladores de Tensión y actúa como dispositivo de tensión constante (como una pila).El diodo zener es un tipo especial de diodo, que siempre se utiliza polarizado inversamente.Recordar que los diodos comunes, como el diodo
rectificador (en donde se aprovechan sus características de polarización
directa y polarización inversa), conducen siempre en el sentido de la
flecha.En este caso la corriente circula en contra de la flecha que representa el diodo. Si el diodo zener se polariza en sentido directo se comporta como un diodo rectificador común.
Cuando el diodo zener funciona polarizado inversamente mantiene entre sus terminales un voltaje constante.En el gráfico se ve el símbolo de diodo zener (A - ánodo, K - cátodo) y el sentido de la corriente para que funcione en la zona operativa
Curva característica
del diodo Zener
Analizando la curva del diodo zener se ve que conforme se va aumentando negativamente el voltaje aplicado al diodo, la corriente que pasa por el aumenta muy poco.
Para este voltaje, la corriente que atraviesa el diodo zener, puede variar en un gran rango de valores. A esta región se le llama la zona operativa.
Esta es la característica del diodo zener que se aprovecha para que funcione como regulador de voltaje, pues el voltaje se mantiene practicamente constante para una gran variación de corriente. Ver el gráfico.
Transistor BJT
Terminales
- Emisor, que se diferencia de las otras dos por estar fuertemente dopada, comportándose como un metal. Su nombre se debe a que esta terminal funciona como emisor de portadores de carga.
- Base, la intermedia, muy estrecha, que separa el emisor del colector.
- Colector, de extensión mucho mayor.
NPN
Los transistores NPN consisten en una capa de material semiconductor dopado P (la "base") entre dos capas de material dopado N. Una pequeña corriente ingresando a la base en configuración emisor-común es amplificada en la salida del colector.
• Está formado por una capa fina tipo p entre dos capas n, contenidas en un mismo cristal semiconductor de germanio o silicio, presentando las tres zonas mencionadas (E, B, C).
• El emisor emite portadores de carga hacia el interior de la base.
• En la base se gobiernan dichos portadores.
• En el colector se recogen los portadores que no puede acaparar la base.
• En el colector se recogen los portadores que no puede acaparar la base.
• Unión emisor: es la unión pn entre la base y el emisor.
• Unión colector: es la unión pn entre la base y colector.
• Cada una de las zonas está impurificada en mayor o menor grado. La base 100 veces menos que el colector o emisor.
• La base tiene menor tamaño, después el emisor y a 2 veces de espesor el colector.
La flecha en el símbolo del transistor NPN está en la terminal del emisor y apunta en la dirección en la que la corriente convencional circula cuando el dispositivo está en funcionamiento activo.
PNP
El símbolo de un transistor PNP.
Los transistores PNP consisten en una capa de material semiconductor dopado N entre dos capas de material dopado P. Los transistores PNP son comúnmente operados con el colector a masa y el emisor conectado al terminal positivo de la fuente de alimentación a través de una carga eléctrica externa. Una pequeña corriente circulando desde la base permite que una corriente mucho mayor circule desde el emisor hacia el colector.
• El BJT pnp está formado también por un cristal semiconductor con tres regiones definidas por el tipo de impurezas.
• Las tensiones de continua aplicadas son opuestas a las del npn.
• Las corrientes fluyen en sentido contrario al del npn.6contrario al del npn.
• Por lo demás, este dispositivo es similar al npn.
• El BJT pnp desde el emisor emite huecos, controlada por la base. El exceso de huecos que no pueden recombinarse en la base van a parar al colector.
• En el montaje EC de la figura, se polariza directamente la unión BaseEmisor; e inversamente la unión Base-Colector.
• Se polariza el BJT si Vbe aprox. 0,6 voltios (polarización directa), y Vce>Vbe (unión base-colector en inversa).
• La corriente de emisor es aquella que pasa por la unión base-emisor polarizada en directa y depende de Vbe al igual que en un diodo pn.
La flecha en el transistor PNP está en el terminal del emisor y apunta en la dirección en la que la corriente convencional circula cuando el dispositivo está en funcionamiento activo
Relevador
El Relé es un interruptor operado magnéticamente.
El relé se activa o desactiva (dependiendo de la conexión) cuando el electroimán (que forma parte del relé) es energizado (le ponemos un voltaje para que funcione).
Esta operación causa que exista conexión o no, entre dos o más terminales del dispositivo (el relé).
Esta conexión se logra con la atracción o repulsión de un pequeño brazo, llamado armadura, por el electroimán.
Este pequeño brazo conecta o desconecta los terminales antes mencionados.
Funcionamiento del Relé:
Si el electroimán está activo jala el brazo (armadura) y conecta los puntos C y D. Si el electroimán se desactiva, conecta los puntos D y E.
De esta manera se puede conectar algo, cuando el electroimán está activo, y otra cosa conectada, cuando está inactivo.
Es importante saber cual es la resistencia del bobinado del electroimán (lo que está entre los terminales A y B) que activa el relé y con cuanto voltaje este se activa.
Este voltaje y esta resistencia nos informan que magnitud debe de tener la señal que activará el relé y cuanta corriente se debe suministrar a éste.
La corriente se obtiene con ayuda de la Ley de Ohm: I = V / R.
donde:
- I es la corriente necesaria para activar el relé
- V es el voltaje para activar el relé
- R es la resistencia del bobinado del relé
Transformador
El transformador eléctrico es un dispositivo que se encarga de "transformar" el voltaje de corriente alterna que tiene a su entrada en otro diferente amplitud, que entrega a su salida.
Se compone de un núcleo de hierro sobre el cual se han arrollado varias espiras (vueltas) de alambre conductor.
Este conjunto de vueltas se llaman bobinas y se denominan:
Bobina primaria o "primario" a aquella que recibe el voltaje de entrada y
Bobina secundaria o "secundario" a aquella que entrega el voltaje transformado.
La Bobina primaria recibe un voltaje alterno que hará circular, por ella, una corriente alterna.
Esta corriente inducirá un flujo magnético en el núcleo de hierro. Como el bobinado secundario está arrollado sobre el mismo núcleo de hierro, el flujo magnético circulará a través de las espiras de éste.
Al haber un flujo magnético que atraviesa las espiras del "Secundario", se generará por el alambre del secundario un voltaje.
En este bobinado secundario habría una corriente si hay una carga conectada (el secundario conectado por ejemplo a un resistor)
La razón de transformación del voltaje entre el bobinado "Primario" y el "Secundario" depende del número de vueltas que tenga cada uno. Si el número de vueltas del secundario es el triple del primario. En el secundario habrá el triple de voltaje. La fórmula:
Relación entre tensiones en un transformador - Electrónica Unicrom
Entonces: Vs = Ns x Vp / Np
Un transformador eléctrico puede ser "elevador o reductor" dependiendo del número de espiras de cada bobinado. Si se supone que el transformador eléctrico es ideal. (la potencia que se le entrega es igual a la que se obtiene de él, se desprecian las perdidas por calor y otras), entonces:
Potencia de entrada (Pi) = Potencia de salida (Ps). Pi = Ps
Si tenemos los datos de corriente y voltaje de un dispositivo, se puede averiguar su potencia usando la siguiente fórmula.
Potencia = voltaje x corriente
P = V x I (en watts)
Aplicando este concepto al transformador eléctrico y como
P(bobinado pri) = P(bobinado sec)
entonces...
La única manera de mantener la misma potencia en los dos bobinados es que cuando el voltaje se eleve, la corriente se disminuya en la misma proporción y viceversa.
Entonces:
Relación entre corrientes en un transformador
SCR
Un SCR posee tres conexiones: ánodo, cátodo y gate (puerta). La puerta es la encargada de controlar el paso de corriente entre el ánodo y el cátodo. Funciona básicamente como un diodo rectificador controlado, permitiendo circular la corriente en un solo sentido. Mientras no se aplique ninguna tensión en la puerta del SCR no se inicia la conducción y en el instante en que se aplique dicha tensión, el tiristor comienza a conducir. Trabajando en corriente alterna el SCR se desexcita en cada alternancia o semiciclo. Trabajando en corriente continua, se necesita un circuito de bloqueo forzado, o bien interrumpir el circuito.
El pulso de disparo ha de ser de una duración considerable, o bien, repetitivo si se está trabajando en corriente alterna. En este último caso, según se atrase o adelante el pulso de disparo, se controla el punto (o la fase) en el que la corriente pasa a la carga. Una vez arrancado, podemos anular la tensión de puerta y el tiristor continuará conduciendo hasta que la corriente de carga disminuya por debajo de la corriente de mantenimiento (en la práctica, cuando la onda senoidal cruza por cero)
Cuando se produce una variación brusca de tensión entre ánodo y cátodo de un tiristor, éste puede dispararse y entrar en conducción aún sin corriente de puerta. Por ello se da como característica la tasa máxima de subida de tensión que permite mantener bloqueado el SCR. Este efecto se produce debido al condensador parásito existente entre la puerta y el ánodo.
TRIAC
El TRIAC (Triode for Alternative Current)es un dispositivo semiconductor de tres terminales que se usa para controlar el flujo de corriente promedio a una carga, con la particularidad de que conduce en ambos sentidos y puede ser bloqueado por inversión de la tensión o al disminuir la corriente por debajo del valor de mantenimiento. El TRIAC puede ser disparado independientemente de la polarización de puerta, es decir, mediante una corriente de puerta positiva o negativa.
Funcionamiento
El TRIAC actúa como dos rectificadores controlados de silicio (SCR) en paralelo, este dispositivo es equivalente a dos "latchs"( transistores conectados con realimentación positiva, donde la señal de retorno aumenta el efecto de la señal de entrada). La diferencia más importante que se encuentra entre el funcionamiento de un triac y el de dos tiristores es que en este último caso cada uno de los dispositivos conducirá durante medio ciclo si se le dispara adecuadamente, bloqueándose cuando la corriente cambia de polaridad, dando como resultado una conducción completa de la corriente alterna. El TRIAC, sin embargo, se bloquea durante el breve instante en que la corriente de carga pasa por el valor cero, hasta que se alcanza el valor mínimo de tensión entre T2 y T1, para volver de nuevo a conducir, suponiendo que la excitación de la puerta sea la adecuada. Esto implica la perdida de un pequeño ángulo de conducción, que en el caso de cargas resistivas, en las que la corriente esta en fase con la tensión, no supone ningún problema. En el caso de cargas reactivas se debe tener en cuenta, en el diseño del circuito, que en el momento en que la corriente pasa por cero no coincide con la misma situación de la tensión aplicada, apareciendo en este momento unos impulsos de tensión entre los dos terminales del componente.
Aplicaciones más comunes
-Su versatilidad lo hace ideal para el control de corrientes alternas.-Una de ellas es su utilización como interruptor estático ofreciendo muchas ventajas sobre los interruptores mecánicos convencionales y los relés.- Funciona como interruptor electrónico y también a pila. -Se utilizan TRIACs de baja potencia en muchas aplicaciones como atenuadores de luz, controles de velocidad para motores eléctricos, y en los sistemas de control computarizado de muchos elementos caseros. No obstante, cuando se utiliza con cargas inductivas como motores eléctricos, se deben tomar las precauciones necesarias para asegurarse que el TRIAC se apaga correctamente al final de cada semiciclo de la onda de Corriente alterna.Debido a su poca estabilidad en la actualidad su uso es muy reducido.
Resistencia
Se denomina resistor o bien resistencia al componente electrónico diseñado para introducir una resistencia eléctrica determinada entre dos puntos de un circuito. En el propio argot eléctrico y electrónico, son conocidos simplemente como resistencias. En otros casos, como en las planchas, calentadores, etc., se emplean resistencias para producir calor aprovechando el efecto Joule.
Es un material formado por carbón y otros elementos resistivos para disminuir la corriente que pasa. Se opone al paso de la corriente. La corriente máxima en un resistor viene condicionada por la máxima potencia que pueda disipar su cuerpo. Esta potencia se puede identificar visualmente a partir del diámetro sin que sea necesaria otra indicación. Los valores más comunes son 0,25 W, 0,5 W y 1 W.
Las resistencias o resistores son fabricadas en una amplia variedad de valores. Hay resistencias con valores de Kilohmios (KΩ), Megaohmios (MΩ).
1 Kilohmio (KΩ) = 1,000 Ohmios (Ω)
1 Megaohmio (MΩ) = 1,000,000 Ohmios (Ω)
1 Megaohmio (MΩ) = 1,000 Kilohmios (KΩ)
La resistencia variable es un dispositivo que tiene un contacto móvil que se mueve a lo largo de la superficie de una resistencia de valor total constante.
Este contacto móvil se llama cursor o flecha y divide la resistencia en dos resistencias cuyos valores son menores y cuya suma tendrá siempre el valor de la resistencia total.
Las resistencias variables se dividen en dos categorías:
Potenciómetros
Los potenciómetros y los reóstatos se diferencias entre si, entre otras cosas, por la forma en que se conectan. En el caso de los potenciómetros, éstos se conectan en paralelo al circuito y se comporta como un divisor de voltaje. Ver la figura.
Reóstatos
En el caso del reóstato, éste va conectado en serie con el circuito y se debe tener cuidado de que su valor (en ohmios) y su la potencia (en Watts (vatios)) que puede aguantar sea el adecuado para soportar la corriente I en amperios (ampere) que va a circular por él.
Los potenciómetros se utilizan para
variar niveles de voltaje y los reóstatos
para variar niveles de corriente
variar niveles de voltaje y los reóstatos
para variar niveles de corriente
Trimpod
Los trimpot son resistencias variables que tienen 3 patitas o pines, cuyo valor cambia a medida que mueves una perilla, la cual se desliza en una cubierta de carbon, por lo que la resistencia entre la patita que se desliza y uno de los extremos varia lineal o logaritmicamente segun la especificacion del trimpot.
Interruptor
Su expresión más sencilla consiste en dos contactos de metal inoxidable y el actuante. Los contactos, normalmente separados, se unen mediante un actuante para permitir que la corriente circule. El actuante es la parte móvil que en una de sus posiciones hace presión sobre los contactos para mantenerlos unidos.
Actuantes
Los actuantes de los interruptores pueden ser normalmente abiertos, en cuyo caso al accionarlos se cierra el circuito (el caso del timbre) o normalmente cerrados en cuyo caso al accionarlos se abre el circuito.
Pulsadores
También llamados interruptores momentáneos. Este tipo de interruptor requiere que el operador mantenga la presión sobre el actuante para que los contactos estén unidos. Un ejemplo de su uso lo podemos encontrar en los timbres de las casas o apartamentos.
Cantidad de polos
Cantidad de vías (tiros)
Es la cantidad de posiciones que tiene un interruptor. Nuevamente el ejemplo del interruptor de una sola vía es el utilizado para encender una lámpara, en una posición enciende la lámpara mientras que en la otra se apaga.Combinaciones
Se pueden combinar las tres clases anteriores para crear diferentes tipos de interruptores. En el gráfico inferior podemos ver un ejemplo de un interruptor DPDT.Bocina
En las de bobina, el paso de una corriente por un bobinado hace vibrar una lámina que resuena en uno o más cornetines que van a emitir el "bocinazo".
Los parlantes (o bocinas) son aparatos que transforman señales eléctricas en ondas sonoras.
En otras palabras transforman la oscilación de una corriente eléctrica en la vibración de un
medio (el aire, por ejemplo). Utilizan los mismos principios que los micrófonos para realizar la
operación inversa. Existen distintos tipos de parlantes y todos usan principios electromagnéticos en los que los
imanes, las bobinas, el movimiento relativo entre ambos y las corrientes eléctricas juegan un
papel fundamental de la misma manera en la que estos mismos están envueltos en la
generación de energía eléctrica.
Puede decirse que un parlante es un micrófono actuando al revés. Un tipo de parlante esta
constituido por un diafragma, una bobina y un imán. En el caso del parlante, la bobina recibe una corriente eléctrica variable. Esta corriente eléctrica
transforma la bobina en un electroimán. La presencia del imán permanente hace que la bobina se mueva transmitiendo ese movimiento
al diafragma el que se trasforma en una fuente de ondas sonoras.Su uso es muy comun: mp3, audifonos, estereos. autos.etc.
Capacitor
En condensador eléctrico es un dispositivo formado por dos placas metálicas separadas por un aislante llamado dieléctrico.
Un dieléctrico o aislante es un material que evita el paso de la corriente.
El condensador eléctrico o capacitor eléctrico almacena energía en la forma de un campo eléctrico (es evidente cuando el capacitor funciona con corriente directa) y se llama capacitancia o capacidad a la
cantidad de cargas eléctricas que es capaz de almacenar
La capacidad depende de las características físicas del condensador:
- Si el área de las placas que están frente a frente es grande la capacidad aumenta
- Si la separación entre placas aumenta, disminuye la capacidad
- El tipo de material dieléctrico que se aplica entre las placas también afecta la capacidad
- Si se aumenta la tensión aplicada, se aumenta la carga almacenada.
Funcionamiento
La carga almacenada en una de las placas es proporcional a la diferencia de potencial entre esta placa y la otra, siendo la constante de proporcionalidad la llamada capacidad o capacitancia. En el Sistema internacional de unidades se mide en Faradios (F), siendo 1 faradio la capacidad de un condensador en el que, sometidas sus armaduras a una d.d.p. de 1 voltio, estas adquieren una carga eléctrica de 1 culombio.
La capacidad de 1 faradio es mucho más grande que la de la mayoría de los condensadores, por lo que en la práctica se suele indicar la capacidad en micro- µF = 10-6, nano- nF = 10-9 o pico- pF = 10-12 -faradios. Los condensadores obtenidos a partir de supercondensadores (EDLC) son la excepción. Están hechos de carbón activado para conseguir una gran área relativa y tienen una separación molecular entre las "placas". Así se consiguen capacidades del orden de cientos o miles de faradios. Uno de estos condensadores se incorpora en el reloj Kinetic de Seiko, con una capacidad de 1/3 de Faradio, haciendo innecesaria la pila. También se está utilizando en los prototipos de automóviles eléctricos.
Condensadores cerámicos. Utiliza cerámicas de varios tipos para formar el dieléctrico. Existen diferentes tipos formados por una sola lámina de dieléctrico, pero también los hay formados por láminas apiladas. Dependiendo del tipo, funcionan a distintas frecuencias, llegando hasta las microondas.
Condensadores de poliéster o Mylar. Está formado por láminas delgadas de poliéster sobre las que se deposita aluminio, que forma las armaduras. Se apilan estas láminas y se conectan por los extremos. Del mismo modo, también se encuentran condensadores de policarbonato y polipropileno.
Un condensador electrolítico es un tipo de condensador que usa un líquido iónico conductor como una de sus placas. Típicamente con más capacidad por unidad de volumen que otros tipos de condensadores, son valiosos en circuitos eléctricos con relativa alta corriente y baja frecuencia. Este es especialmente el caso en los filtros de alimentadores de corriente, donde se usan para almacenar la carga, y moderar el voltaje de salida y las fluctuaciones de corriente en la salida rectificada. También son muy usados en los circuitos que deben conducir corriente continua pero no corriente alterna.
Condensador electrolítico no polarizado
Existen disponibles condensadores especiales para uso con corriente alterna, normalmente conocidos como "condensadores no-polares" o "NP". En ellos, las capas de óxido se forman en las dos tiras de aluminio antes del ensamblado. En los ciclos alternos, una u otra de las placas actúan como un diodo, evitando que la corriente inversa dañe el electrolito de la otra. Esencialmente, un condensador de 10 microfaradios de alterna se comporta como dos de 20 microfaradios de continua conectados en serie inversa.
Oigan que no faltan algunos componentes
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