Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes: un circuito electromagnético (electroimán) y un circuito de contactos, al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar. En la siguiente figura se puede ver su simbología así como su constitución (rele de armadura).
Simbolo del rele en dos circuitos:
Partes de un relé de armaduras :
Su funcionamiento se basa en el fenómeno electromagnético. Cuando la corriente atraviesa la bobina, produce un campo magnético que magnetiza un núcleo de hierro dulce (ferrita). Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse. Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse.
Los símbolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos, pero existen relés con un mayor número de ellos.
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS
Parte electromagnética
Corriente de excitación.- Intensidad, que circula por la bobina, necesaria para activar el relé.
Tensión nominal.- Tensión de trabajo para la cual el relé se activa.
Tensión de trabajo.- Margen entre la tensión mínima y máxima, garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo.
Consumo nominal de la bobina.- Potencia que consume la bobina cuando el relé está excitado con la tensión nominal a 20ºC.
Contactos ó Parte mecánica
Tensión de conexión.- Tensión entre contactos antes de cerrar o después de abrir.
Intensidad de conexión.- Intensidad máxima que un relé puede conectar o desconectarlo.
Intensidad máxima de trabajo.- Intensidad máxima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado.
Los materiales con los que se fabrican los contactos son: plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre, níquel u óxido de cadmio. El uso del material que se elija en su fabricación dependerá de su aplicación y vida útil necesaria de los mismos.
Componentes electrónicos.
Se denomina componente electrónico a aquel dispositivo que forma parte de un circuito electrónico. Se suele encapsular, generalmente en un material cerámico, metálico o plástico, y terminar en dos o más terminales o patillas metálicas. Se diseñan para ser conectados entre ellos, normalmente mediante soldadura, a un circuito impreso, para formar el mencionado circuito.
Hay que diferenciar entre componentes y elementos. Los componentes son dispositivos físicos, mientras que los elementos son modelos o abstracciones idealizadas que constituyen la base para el estudio teórico de los mencionados componentes. Así, los componentes aparecen en un listado de dispositivos que forman un circuito, mientras que los elementos aparecen en los desarrollos matemáticos de la teoría de circuitos.
De acuerdo con el criterio que se elija podemos obtener distintas clasificaciones. Seguidamente se detallan las comúnmente más aceptadas.
1. Según su estructura física
Discretos: son aquellos que están encapsulados uno a uno, como es el caso de los resistores, condensadores, diodos, transistores, etc.
Integrados: forman conjuntos más complejos, como por ejemplo un amplificador operacional o una puerta lógica, que pueden contener desde unos pocos componentes discretos hasta millones de ellos. Son los denominados circuitos integrados.
2. Según el material base de fabricación.
Semiconductores
No semiconductores.
3. Según su funcionamiento.
Activos: proporcionan excitación eléctrica, ganancia o control (ver listado).
Pasivos: son los encargados de la conexión entre los diferentes componentes activos, asegurando la transmisión de las señales eléctricas o modificando su nivel (ver listado).
4. Según el tipo energía.
Electromagnéticos: aquellos que aprovechan las propiedades electromagnéticas de los materiales (fundamentalmente transformadores e inductores).
Electroacústicos: transforman la energía acústica en eléctrica y viceversa (micrófonos, altavoces, bocinas, auriculares, etc.).
Optoelectrónicos:transforman la energía luminosa en eléctrica y viceversa (diodos LED, células fotoeléctricas, etc.).
El rele
RELES MAS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimán hace vascular la armadura al ser excitada, cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado.
DE NÚCLEO MÓVIL
Tienen un émbolo en lugar de la armadura. Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos. Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades.
Las aplicaciones de este tipo de componentes son múltiples: en electricidad, en automatismos eléctricos, control de motores industriales; en electrónica: sirven básicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho, se utilizan como interfaces para PC, en interruptores crepusculares, en alarmas, en amplificadores...
La resistencia
Al conectar una batería a un material conductor, una determinada cantidad de corriente fluirá a través de dicho material. Esta corriente depende de la tensión de la batería, de las dimensiones de la muestra y de la conductividad del propio material. Las resistencia se emplean para controlar la corriente en los circuitos electrónicos. Se elaboran con mezclas de carbono, láminas metálicas o hilo de resistencia, y disponen de dos cables de conexión.
Es un componente pasivo, es decir no genera intensidad ni tensión en un circuito. Su comportamiento se rige por la ley de Ohm.
Ley de Ohm:
La corriente fluye por un circuito eléctrico siguiendo varias leyes definidas. La ley básica del flujo de la corriente es la ley de Ohm, así llamada en honor a su descubridor, el físico alemán Georg Ohm. Según la ley de Ohm, la cantidad de corriente que fluye por un circuito formado por resistencias puras es directamente proporcional a la fuerza electromotriz aplicada al circuito, e inversamente proporcional a la resistencia total del circuito.
Esta ley suele expresarse mediante la fórmula I = V/R, siendo I la intensidad de corriente en amperios, V la fuerza electromotriz en voltios y R la resistencia en ohmios. La ley de Ohm se aplica a todos los circuitos eléctricos, tanto a los de corriente continua (CC) como a los de corriente alterna (CA), aunque para el análisis de circuitos complejos y circuitos de CA deben emplearse principios adicionales que incluyen inductancias y capacitancias.
Donde:
V: diferencia de potencial o voltaje aplicado a la resistencia, Voltios
I: corriente que atraviesa la resistencia, Amperios
R: resistencia, Ohmios
Su valor lo conocemos por el código de colores, también puede ir impreso en cuerpo de la resistencia directamente.
Una vez fabricadas su valor es fijo.
SíMBOLOS
CARACTERíSTICAS TéCNICAS GENERALES
A- Resistencia nominal.
Es el valor teórico esperado al acabar el proceso de fabricación.
B-Tolerancia.
Diferencia entre las desviaciones superior e inferior . Se da en tanto por ciento. Nos da una idea de la precisión del componente. Cuando el valor de la tolerancia es grande podemos decir que la resistencia es poco precisa, sin embargo cuando dicho valor es bajo la resistencia es más precisa.
C- Potencia nominal.
Potencia que el elemento puede disipar de manera continua sin sufrir deterioro. Los valores normalizados más utilizados son : 1/8, ¼, ½, 1, 2.....
TIPOS DE RESISTENCIAS
1. Aglomeradas.
2. De película de carbón.
Se enrolla una tira de carbón sobre un soporte cilíndrico cerámico.
3. De película metálica.
El proceso de fabricación es el mismo que el anterior pero la tira es una película metálica. Los metales más utilizados son Cromo, Molibdeno, Wólfram y Titanio. Son resistencias muy estables y fiables.
4. Bobinadas.
Tienen enrolladas sobre un cilindro cerámico, un hilo o cinta de una determinada resistividad.
Se utilizan las aleaciones de Ni-Cr-Al y para una mayor precisión las de Ni-Cr.
Disipan grandes potencias. Los modelos más importantes son : Cementados, vitrificados y esmaltados.
5. Variables
se le llaman reóstatos o potenciometros, con un brazo de contacto deslizante y ajustable, suelen utilizarse para controlar el volumen de radios y televisiones.
Componentes pasivos de tres terminales, que permiten manipular la señal que hay en un circuito (volumen de un equipo de música).
Normalmente el terminal central corresponde al cursor o parte móvil del componente y entre los extremos se encuentra la resistencia.
CARACTERíSTICAS TéCNICAS
Resistencia nominal: Es el valor teórico que debe presentar en sus extremos. Se marca directamente sobre el cuerpo del componente.
Ley de variación.
Indica el tipo de variación y son: antilogaritmitos, en "S", lineal y logarítmico.
Resistencias ajustables.
Componentes pasivos de tres terminales, que son calibrados par fijar algún parámetro en el interior de los equipos, y no son accesibles al usuario.
Los condensadores
Es un componente electrónico que almacena cargas eléctricas para utilizarlas en un circuito en el momento adecuado.
Está compuesto, básicamente, por un par de armaduras separadas por un material aislante denominado dieléctrico. La capacidad de un condensador consiste en almacenar mayor o menor número de cargas cuando está sometido a tensión.
Condensador básico :
Símbolos del condensador:
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS GENERALES
Capacidad nominal.- Es el valor teórico esperado al acabar el proceso de fabricación. Se marca en el cuerpo del componente mediante un código de colores o directamente con su valor numérico.
Tolerancia.- Diferencia entre las desviaciones, de capacidad, superiores o inferiores según el fabricante.
Tensión nominal.- Es la tensión que el condensador puede soportar de una manera continua sin sufrir deterioro
CLASIFICACIÓN
Condensadores fijos
Son componentes pasivos de dos terminales. Se clasifican en función del material dieléctrico y su forma. Pueden ser: de papel, de plástico, cerámico, electrolítico, de mica, de tántalo, de vidrio, de poliéster, Estos son los más utilizados. A continuación se describirá, sin profundizar, las diferencias entre unos y otros, así como sus aplicaciones más usuales.
De papel
El dieléctrico es de celulosa impregnada con resinas o parafinas. Destaca su reducido volumen y gran estabilidad frente a cambios de temperatura. Tienen la propiedad de autor regeneración en caso de perforación. Las armaduras son de aluminio. Se fabrican en capacidades comprendidas entre 1uF y 480uF con tensiones entre 450v y 2,8Kv.
Se emplean en electrónica de potencia y energía para acoplamiento, protección de impulsos y aplanamiento de ondulaciones en frecuencias no superiores a 50Hz.
De plástico
Sus características más importantes son: gran resistencia de aislamiento (lo cual permite conservar la carga gran ), volumen reducido y excelente comportamiento a la humedad y a las variaciones de temperatura, además, tienen la propiedad de autor regeneración en caso de perforación en menos de 10s. Los materiales más utilizados son: poli estireno (styroflex), poliéster (mylar), poli carbonato (Macrofol) y politetrafluoretileno (teflón). Se fabrican en forma de bobinas o multicapas.
También se conocen como MK. Se fabrican de 1nF a 100mF y tensiones de 25-63-160-220-630v, 0.25-4Kv. Se reconocen por su aspecto rojo, amarillo y azul.
Cerámico
Los materiales cerámicos son buenos aislantes térmicos y eléctricos. El proceso de fabricación consiste básicamente en la metalización de las dos caras del material cerámico.
Se fabrican de 1pF a 1nF (grupo I) y de 1pF a 470nF (grupo II) con tensiones comprendidas entre 3 y 10000v.
Su identificación se realiza mediante código alfanumérico. Se utilizan en circuitos que necesitan alta estabilidad y bajas pérdidas en altas frecuencias.
Condensador cerámico de disco
Condensador cerámico de placa
Electrolítico
Permiten obtener capacidades elevadas en espacios reducidos. Actualmente existen dos tipos: los de aluminio, y los de tántalo. El fundamento es el mismo: se trata de depositar mediante electrolisis una fina capa aislante. Los condensadores electrolíticos deben conectarse respetando su polaridad, que viene indicada en sus terminales, pues de lo contrario se destruiría.
De mica
Son condensadores estables que pueden soportar tensiones altas, ya que la rigidez dieléctrica que presenta es muy elevada. Sobre todo se emplean en circuitos de alta frecuencia. Se utilizan en gamas de capacidades comprendidas entre 5pf y 100000pF. La gama de tensiones para las que se fabrican suelen ser altas (hasta 7500v). Se están sustituyendo por los de vidrio, de parecidas propiedades y más barato.
Condensadores variables
Constan de un grupo de armaduras móviles, de tal forma que al girar sobre un eje se aumenta o reduce la superficie de las armaduras metálicas enfrentadas, variándose con ello la capacidad.
El dieléctrico empleado suele ser el aire, aunque también se incluye mica o plástico.
Condensadores ajustables
Denominados también trimmers, los tipos más utilizados son los de mica, aire y cerámica.
Capacitor Electrolitico
A diferencia de los capacitores comunes, los capacitores electrolíticos se han desarrollado para lograr grandes capacidades en dimensiones físicas reducidas.
Este capacitor se logra con un dieléctrico especial. La capacidad de un capacitor tiene fórmula:
C = EA / d
donde:
- A = superficie
- d = separación de placas
- E = constante dieléctrica
Si el valor de la constante dieléctrica (E) aumenta, también aumenta la capacitancia del capacitor.
Este dieléctrico es un electrolito constituido por óxido de aluminio impregnado en un papel absorbente.
Cuando se fabrica el capacitor electrolítico, se arrollan dos láminas de aluminio, separadas por un papel absorbente impregnado con el electrolito.
Después se hace circular una corriente entre las placas, con el propósito de provocar una reacción química que creará una capa de óxido de aluminio que será el dieléctrico (aislante). Ver diagrama.
Físicamente consta de un tubo de aluminio cerrado, dentro del cual se haya el capacitor. Está provisto de una válvula de seguridad que se abre en caso de que que el electrolito (de allí viene el nombre) entre en ebullición y evitando el riesgo de explosión.
El capacitor electrolítico es un elemento polarizado, por lo que sus terminales no pueden ser invertidas. Generalmente el signo de polaridad viene indicado en el cuerpo del capacitor.
El inconveniente que tienen estos capacitores es que el voltaje permitido entre sus terminales no es muy alto. Si fuera necesario cambiar este capacitor, se debe buscar uno de la misma capacidad y con un voltaje igual o mayor al del capacitor dañado, pero...
No se recomienda utilizar un capacitor de voltaje (dato de fabrica) muy superior al dañado pues, un capacitor que recibe un voltaje mucho menor que para la que fue diseñado, siente que no estuvo polarizado en corriente continua y la capa de óxido de aluminio disminuye hasta que el elemento falla.
Nota: Este tipo de capacitores deben de utilizarse lo antes posible después de su fabricación.
Si el período de almacenamiento antes de usarlo es muy largo, al no recibir voltaje, se empieza a dañar (se reduce la capa de óxido de aluminio). Es conveniente tomar en cuenta siempre la fecha de fabricación.
EL DIODO
Las propiedades de los materiales semiconductores se conocían en 1874, cuando se observó la conducción en un sentido en cristales de sulfuro, 25 años más tarde se empleó el rectificador de cristales de galena para la detección de ondas. Durante la Segunda Guerra Mundial se desarrolló el primer dispositivo con las propiedades que hoy conocemos, el diodo de Germanio.
Algunos tipos de diodos
En el mercado podemos encontrar muchos tipos de diodos que nos sirven para distintas aplicaciones. Ahora vamos a ver las características principales de algunos de ellos.
Diodo Zener
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
Se analizará el diodo Zener, no como un elemento ideal, si no como un elemento real y se debe tomar en cuenta que cuando éste se polariza en modo inverso si existe una corriente que circula en sentido contrario a la flecha del diodo, pero de muy poco valor.
¿Qué hace un regulador con Zener?
Un regulador con diodo zener ideal mantiene un voltaje predeterminado fijo a su salida, sin importar las variaciones de voltaje en la fuente de alimentación y/o las variaciones de corriente en la carga.
Nota: En las fuentes de voltaje ideales (algunas utilizan, entre otros elementos el diodo zener), el voltaje de salida no varía conforme varía la carga.
Pero las fuentes no son ideales y lo normal es que el voltaje de salida disminuya conforme la carga va aumentado, o sea conforme la demanda de corriente de la carga aumente.
Diodos PIN
El diodo PIN es un diodo que presenta una región P fuertemente dopada y otra región N también fuertemente dopada, separadas por una región de material que es casi intrínseco. Este tipo de diodos se utiliza en frecuencias de microondas, es decir, frecuencias que exceden de 1 GHz, puesto que incluso en estas frecuencias el diodo tiene una impedancia muy alta cuando está inversamente polarizado y muy baja cuando esta polarizado en sentido directo. Además, las tensiones de ruptura están comprendidas en el margen de 100 a 1000 V.
En virtud de las características del diodo PIN se le puede utilizar como interruptor o como modulador de amplitud en frecuencias de microondas ya que para todos los propósitos se le puede presentar como un cortocircuito en sentido directo y como un circuito abierto en sentido inverso. También se le puede utilizar para conmutar corrientes muy intensas y/o tensiones muy grandes.
El diodo se forma partiendo de silicio tipo P de alta resistividad. La capa P de baja resistividad representada, está esta formada por difusión de átomos de boro en un bloque de silicio tipo P y la capa N muy delgada está formada difundiendo grandes cantidades de fósforo. La región intrínseca i es realmente una región P de alta resistividad y se suele denominar región p. Cuando el circuito está abierto, los electrones fluyen desde la región i(p) hasta la región P para recombinarse con los huecos en exceso, y los huecos fluyen desde la región i para recombinarse con los electrones de la región N. Si el material i(p) fuese verdaderamente intrínseco, la caída de tensión en la región i sería nula, puesto que la emigración de huecos sería igual a la emigración de electrones. Si embargo, como el material es en verdad p (P de alta resistividad), hay mas huecos disponibles que electrones.
Cuando se aplica una polarización inversa al diodo los electrones y los huecos del material p son barridos (swept free). Un posterior aumento de la tensión inversa simplemente incrementa las distribuciones de tensiones P-I e I-N. En el diodo PIN la longitud de la región de transición L es aproximadamente igual a la región i y aproximadamente independiente de la tensión inversa. Por lo tanto, a diferencia de los diodos PN o Schottky, el diodo PIN tiene una capacidad inversa que es aproximadamente constante, independiente de la polarización. Una variación típica de la capacidad podría ser desde 0,15 hasta 0,14 pF en una variación de la polarización inversa de, por ejemplo, 100 V. En virtud de que es igual a la longitud de la región i, la longitud de la región de transición es aproximadamente constante y considerablemente mayor que la de otros diodos y, por lo tanto, la capacidad CR, que es proporcional a 1/L es significativamente menor que la de otros diodos, por lo que el diodo PIN es apropiado para aplicaciones de microondas. Los valores normales de CR varían desde 0,1 pF hasta 4 pF en los diodos PIN, comercialmente asequibles.
Cuando el diodo está polarizado en sentido directo, los huecos del material P se difunden el la región p, creando una capa P de baja resistividad. La corriente es debida al flujo de los electrones y de los huecos cuyas concentraciones son aproximadamente iguales en la región i. En la condición de polarización directa la caída de tensión en la región i es muy pequeña. Además, al igual que el diodo PN, cuando aumenta la corriente, también disminuye la resistencia. En consecuencia el diodo PIN es un dispositivo con su resistencia o conductancia modulada. En una primera aproximación, la resistencia rd en pequeña señal es inversamente proporcional a la corriente IDQ con polarización directa, lo mismo que en el diodo PN.
En frecuencias de microondas se representa de maneras mas sencillas por una capacidad CR en serie con la resistencia directa rd. Con tensiones directas, CR es aproximadamente infinita, mientras que en polarización inversa, rd es aproximadamente nula. La capacidad CS es la capacidad parásita paralelo que se produce soldando el diodo a la cápsula y LS es la inductancia serie debida a los hilos de conexión desde el diodo hasta la cápsula.
Diodos Varactores (Varicap)
Los diodos varactores [llamados también varicap (diodo con capacitancia-voltaje variable) o sintonizadores] son semiconductores dependientes del voltaje, capacitores variables. Su modo de operación depende de la capacitancia que existe en la unión P-N cuando el elemento está polarizado inversamente. En condiciones de polarización inversa, se estableció que hay una región sin carga en cualquiera de los lados de la unión que en conjunto forman la región de agotamiento y definen su ancho Wd. La capacitancia de transición (CT) establecida por la región sin carga se determina mediante:
CT = E (A/Wd)
donde E es la permitibilidad de los materiales semiconductores, A es el área de la unión P-N y Wd el ancho de la región de agotamiento.
Conforme aumenta el potencial de polarización inversa, se incrementa el ancho de la región de agotamiento, lo que a su vez reduce la capacitancia de transición. El pico inicial declina en CT con el aumento de la polarización inversa. El intervalo normal de VR para diodos varicap se limita aproximadamente 20V. En términos de la polarización inversa aplicada, la capacitancia de transición se determina en forma aproximada mediante:
CT = K / (VT + VR)n
donde:
K = constante determinada por el material semiconductor y la técnica de construcción.
VT = potencial en la curva según se definió en la sección
VR = magnitud del potencial de polarización inversa aplicado
n = ½ para uniones de aleación y 1/3 para uniones de difusión
El diodo túnel
En 1958, el físico japonés Esaki, descubrió que los diodos semiconductores obtenidos con un grado de contaminación del material básico mucho mas elevado que lo habitual exhiben una característica tensión-corriente muy particular. La corriente comienza por aumentar de modo casi proporcional a la tensión aplicada hasta alcanzar un valor máximo, denominado corriente de cresta. A partir de este punto, si se sigue aumentando la tensión aplicada, la corriente comienza a disminuir y lo siga haciendo hasta alcanzar un mínimo, llamado corriente de valle, desde el cual de nuevo aumenta. El nuevo crecimiento de la corriente es al principio lento, pero luego se hace cada vez mas rápido hasta llegar a destruir el diodo si no se lo limita de alguna manera. Este comportamiento particular de los diodos muy contaminados se debe a lo que los físicos denominan efecto túnel, del que no nos ocuparemos aquí debido a su complejidad. Para las aplicaciones prácticas del diodo túnel, la parte mas interesante de su curva característica es la comprendida entre la cresta y el valle. En esta parte de la curva a un aumento de la tensión aplicada corresponde una disminución de la corriente; en otros términos, la relación entre un incremento de la tensión y el incremento resultante de la corriente es negativa y se dice entonces que esta parte de la curva representa una "resistencia incremental negativa". Una resistencia negativa puede compensar total o parcialmente una resistencia positiva. Así, por ejemplo, las pérdidas que se producen en un circuito resonante a causa de la presencia siempre inevitable de cierta resistencia en el, se compensa asociando al circuito una resistencia negativa de valor numérico conveniente y realizada por ejemplo, mediante un diodo túnel. En tal caso el circuito oscilante se transforma en un oscilador. Los ejemplo de circuito que se describen a continuación muestra como puede aprovecharse este fenómeno en la práctica.
Diodo de contacto puntual
El rectificador de contacto puntual consiste en un semiconductor sobre el que descansa la punta de un alambre delgado.
La curva de corriente versus voltaje es cualitativamente similar a la del diodo de unión. Sin embargo, para un voltaje positivo dado, el diodo de contacto puntual conduce algo mas de corriente. Más aún, conforme el voltaje negativo aumenta, la corriente inversa tiende a aumentar mas bien que permanecer aproximadamente constante. La marca inflexión en la curva del diodo de unión en -V» no ocurre en los diodos de contacto puntual, dado que el calentamiento de tal punto ocurre a voltajes mucho mas bajos y produce un aumento gradual de la conductancia en la dirección negativa.
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS
Como todos los componentes electrónicos, los diodos poseen propiedades que les diferencia de los demás semiconductores. Es necesario conocer estas, pues los libros de características y las necesidades de diseño así lo requieren. En estos apuntes aparecerán las más importantes desde el punto de vista practico.
Valores nominales de tensión:
VF = Tensión directa en los extremos del diodo en conducción. .
VR = Tensión inversa en los extremos del diodo en polarización inversa.
VRSM = Tensión inversa de pico no repetitiva.
VRRM = Tensión inversa de pico repetitiva.
VRWM = Tensión inversa de cresta de funcionamiento.
Valores nominales de corriente:
IF = Corriente directa. .
IR = Corriente inversa.
IFAV = Valor medio de la forma de onda de la corriente durante un periodo.
IFRMS = Corriente eficaz en estado de conducción. Es la máxima corriente eficaz que el diodo es capaz de soportar.
IFSM = Corriente directa de pico (inicial) no repetitiva.
AV= Average(promedio) RMS= Root Mean Square (raíz de la media cuadrática)
Valores nominales de temperatura:
Tstg = Indica los valores máximos y mínimos de la temperatura de almacenamiento.
Tj = Valor máximo de la temperatura que soporta la unión de los semiconductores.
DIODOS METAL-SEMICONDUCTOR
Los más antiguos son los de Germanio con punta de tungsteno o de oro. Su aplicación más importante se encuentra en HF, VHF y UHF. También se utilizan como detectores en los receptores de modulación de frecuencia. Por el tipo de unión que tiene posee una capacidad muy baja, así como una resistencia interna en conducción que produce una tensión máxima de 0,2 a 0,3v. El diodo Schottky son un tipo de diodo cuya construcción se basa en la unión metal conductor con algunas diferencias respecto del anterior. Fue desarrollado por la Hewlett-Packard en USA, a principios de la década de los 70. La conexión se establece entre un metal y un material semiconductor con gran concentración de impurezas, de forma que solo existirá un movimiento de electrones, ya que son los únicos portadores mayoritarios en ambos materiales. Al igual que el de germanio, y por la misma razón, la tensión de umbral cuando alcanza la conducción es de 0,2 a 0,3v. Igualmente tienen una respuesta notable a altas frecuencias, encontrando en este campo sus aplicaciones más frecuentes. Un inconveniente de esto tipo de diodos se refiere a la poca intensidad que es capaz de soportar entre sus extremos. El encapsulado de estos diodos es en forma de cilindro , de plástico o de vidrio. De configuración axial. Sobre el cuerpo se marca el cátodo, mediante un anillo serigrafiado.
DIODOS RECTIFICADORES
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. Sus aplicaciones van desde elemento indispensable en fuentes de alimentación como en televisión, aparatos de rayos X y microscopios electrónicos, donde deben rectificar tensiones altísimas. En fuentes de alimentación se utilizan los diodos formando configuración en puente (con cuatro diodos en sistemas monofásicos), o utilizando los puentes integrados que a tal efecto se fabrican y que simplifican en gran medida el proceso de diseño de una placa de circuito impreso. Los distintos encapsulados de estos diodos dependen del nivel de potencia que tengan que disipar. Hasta 1w se emplean encapsulados de plástico. Por encima de este valor el encapsulado es metálico y en potencias más elevadas es necesario que el encapsulado tenga previsto una rosca para fijar este a un radiador y así ayudar al diodo a disipar el calor producido por esas altas corrientes. Igual le pasa a los puentes de diodos integrados.
DIODO RECTIFICADOR COMO ELEMENTO DE PROTECCIÓN
La desactivación de un relé provoca una corriente de descarga de la bobina en sentido inverso que pone en peligro el elemento electrónico utilizado para su activación. Un diodo polarizado inversamente cortocircuita dicha corriente y elimina el problema. El inconveniente que presenta es que la descarga de la bobina es más lenta, así que la frecuencia a la que puede ser activado el relé es más baja. Se le llama comúnmente diodo volante.
DIODO RECTIFICADOR COMO ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE UN DIODO LED EN ALTERNA.
El diodo Led cuando se polariza en c.a. directamente conduce y la tensión cae sobre la resistencia limitadora, sin embargo, cuando se polariza inversamente, toda la tensión se encuentra en los extremos del diodo, lo que puede destruirlo.
DIODOS LED ( Light Emitting Diode)
Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodo rectificador sin embargo, su tensión de umbral, se encuentra entre 1,3 y 4v dependiendo del color del diodo.
Color Tensión en directo
Infrarrojo 1,3v
Rojo 1,7v
Naranja 2,0v
Amarillo 2,5v
Verde 2,5v
Azul 4,0v
El conocimiento de esta tensión es fundamental para el diseño del circuito en el que sea necesaria su presencia, pues, normalmente se le coloca en serie una resistencia que limita la intensidad que circulará por el. Cuando se polariza directamente se comporta como una lamparita que emite una luz cuyo color depende de los materiales con los que se fabrica. Cuando se polariza inversamente no se enciende y además no deja circular la corriente. La intensidad mínima para que un diodo Led emita luz visible es de 4mA y, por precaución como máximo debe aplicarse 50mA. Para identificar los terminales del diodo Led observaremos como el cátodo será el terminal más corto, siendo el más largo el ánodo. Además en el encapsulado, normalmente de plástico, se observa un chaflán en el lado en el que se encuentra el cátodo. Se utilizan como señal visual y en el caso de los infrarrojos en los mandos a distancia. Se fabrican algunos LEDs especiales:
Led bicolor.- Están formados por dos diodos conectados en paralelo e inverso. Se suele utilizar en la detección de polaridad.
Led tricolor.- Formado por dos diodos Led (verde y rojo) montado con el cátodo común. El terminal más corto es el ánodo rojo, el del centro, es el cátodo común y el tercero es el ánodo verde.
Display.- Es una combinación de diodos Led que permiten visualizar letras y números. Se denominan comúnmentedisplays de 7 segmentos. Se fabrican en dos configuraciones: ánodo común y cátodo común.
FOTODIODO
Son dispositivos semiconductores construidos con una unión PN, sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja. Para que su funcionamiento sea correcto se polarizarán inversamente, con lo que producirán una cierta circulación de corriente cuando sean excitados por la luz. Debido a su construcción se comportan como células fotovoltaicas, es decir, en ausencia de tensión exterior, generan una tensión muy pequeña con el positivo en el ánodo y el negativo en el cátodo. Tienen una velocidad de respuesta a los cambios bruscos de luminosidad mayores a las células fotoeléctricas. Actualmente, y en muchos circuitos estás últimas se están sustituyendo por ellos, debido a la ventaja anteriormente citada.
DIODO DE CAPACIDAD VARIABLE (VARICAP)
Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unión PN varia en función de la tensión inversa aplicada entre sus extremos. Al aumentar dicha tensión, aumenta la anchura de esa barrera, disminuyendo así la capacidad del diodo. De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensión. Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500pF. La tensión inversa mínima tiene que ser de 1v. La aplicación de estos diodos se encuentra en la sintonía de TV, modulación de frecuencia en transmisiones de FM y radio, sobre todo.
DIODO SCHOTTKY
A diferencia del diodo semiconductor normal que tiene una unión P–N, el diodo schottky tiene una unión Metal-N.
Estos diodos se caracterizan por su velocidad de conmutación, una baja caída de Voltaje uando están polarizados en directo (típicamente de 0.25 a 0.4 voltios).
El diodo Schottky está más cerca del diodo ideal que el diodo semiconductoromún pero tiene algunas características que hacen imposible su utilización en aplicaciones de potencia.
Estas son:
- El diodo Schottky tiene poca capacidad de conducción de corriente en directo (en sentido de la flecha).
Esta característica no permiten que sea utilizado como diodo rectificador. Hay procesos de rectificación (por ejemplo fuentes de alimentación) en que la cantidad de corriente que tienen que conducir en sentido directo es bastante grande.
- El diodo Schottky no acepta grandes voltajes que lo polaricen inversamente (VCRR).
El proceso de rectificación antes mensionado también requiere que la tensión inversa que tiene que soportar el diodo sea grande.
Sin embargo el diodo Schottky encuentra gran cantidad de aplicaciones n circuitos de alta velocidad como en computadoras, donde se necesitan grandes velocidades de conmutación y su poca caída de voltaje en directo ausa poco gasto de energía.
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