1. INTRODUCCIÓN
2. ELEMENTOS PASIVOS
2.1.-RESISTENCIAS
2.2.- CONDENSADORES
2.3.- BOBINAS
3. RELÉS Y CONTACTORES
4. SEMICONDUCTORES
4.1.- UNIÓN PN
5. EL DIODO Y TIPOS DE DIODOS
6. EL TRANSISTOR
6.1.- TRANSISTORES BIPOLARES BJT
6.2.- TRANSISTORES UNIPOLARES FET
7. SEMICONDUCTORES, TIRISTORES, DIAC Y TRIAC
8. PROCEDIMIENTOS DE CONEXIÓN
8.1.- MATERIALES UTILIZADOS.
8.2.- CIRCUITOS IMPRESOS POR ROTULADOR
9. CONCLUSIÓN
10 .- Bibliografía.
“Principios de Electrónica”. Malvino. Ed. McGraw Hill.
“Electrotecnia: Fundamentos teóricos y prácticos” Ed. McGraw Hill,
“Electrónica General II. Dispositivos básicos y analógicos”. Ed. McGraw Hill.
“Diodos, Transistores y Circuitos Integrados”. Ed. Paraninfo
1. INTRODUCCIÓN
Debido al gran desarrollo que ha tenido la electrónica en los últimos años, se ha visto necesitada de un gran número de elementos y componentes eléctricos y electrónicos que la complementan y dan mayor campo de acción, haciéndose imprescindible el conocimiento de los mismos.
A continuación estudiaremos los distintos tipos de elementos y componentes pasivos elementales como resistencias, condensadores, bobinas, etc, así como el diodo y el transistor. Para el estudio del diodo y del transistor se hace necesario ver el fundamento de los semiconductores, que es la base no sólo de estos componentes, sino de otros muchos.
Para finalidad el tema, hablaremos de los procedimientos de conexión de los distintos elementos y componentes, conocimiento que se hace indispensable para el aumento de la eficacia en los sistemas de montaje de los circuitos electrónicos.
Este tema tiene una gran importancia en el currículo de tecnología ya que se aplica tanto en contenidos de la ESO como en Bachillerato tecnológico.
2. ELEMENTOS PASIVOS
Los elementos pasivos son aquellos elementos de un circuito que por sí solos no amplifican ni generan señal alguna. Veamos las resistencias, condensadores y bobinas.
2.1.-RESISTENCIAS
Se llama resistencia a la oposición que presentan los cuerpos al paso de la corriente eléctrica. Esta dificultad se convierte en una generación de calor que supone una pérdida de energía. La resistencia se representa con la letra R y se mide en ohmios Ώ.
Básicamente, podemos dividir a las resistencias en 2 grandes bloques, lineales y no lineales:
• Resistencias lineales: También conocidas como resistencias óhmicas. Son aquellas en que la relación tensión –corriente es lineal y se cumple la ley de Ohm de V= I * R. La resistencia de un conductor viene dada por, la resistividad, longitud y sección.
R = ρ ⋅ l ,S
donde ρ es la resistividad del material, L es la longitud del conductor y S su sección. El valor de la resistividad se mide en ohmios por milímetros cuadrados entre milímetros.
A su vez, las resistencias lineales se pueden dividir en fijas o variables:
• Las Fijas son aquellas cuyo valor óhmico no puede ser modificado por el usuario. Su identificación se realiza por medio del código de colores.
• Las Variables o potenciómetros son aquellas cuyo valor óhmico no es fijo, se puede modificar entre un valor máximo y otro mínimo. Se designan por el valor máximo de su resistencia, de forma que si marca 10 Ω indica un
valor entre 0 y 10 ohmios.
Este tipo de resistencias pueden a su vez clasificarse según el material base y pueden ser: Aglomeradas, De Carbón, De película metálica o de Bobinadas de hilo.
El valor de la resistencia equivalente se expresa con el código de colores, donde hay 3 colores mas juntos y uno mas separado, que indica la tolerancia. El primer color es la primera cifra, el segundo color es de la segunda cifra y el tercer color los ceros a añadir y la cuarta el error. Así un código con una secuencia de marrón, rojo, naranja y oro, indica 12000 ± 5 % Ohmios. (entre 12000 + 5% y 12000 -5% Ohmios)
• Resistencias no lineales: Son resistencias en las que la relación tensión – intensidad no es lineal. Su valor varía en función de algún parámetro físico. Pueden ser de 3 tipos:
– 1.- Resistencias sensibles a la iluminación como Fotorresistencias o LDR. Son componentes electrónicos cuya resistencia varia en función de la intensidad y de la longitud de onda de la radiación luminosa que reciben
– 2.- Resistencias sensibles a la tensión como Varistores o VDR Son elementos cuya resistencia depende de la tensión aplicada en sus extremos, disminuyendo cuando la tensión aumenta.
– 3.- Resistencias sensibles a la temperatura como Termistores y pueden ser NTC o PTC
Las NTC son de un coeficiente de temperatura negativo, es decir que su resistencia disminuye al aumentar la temperatura.
Las PTC son de un coeficiente de temperatura positivo, es decir, que su resistencia aumenta al aumentar la temperatura.
2.2.- CONDENSADORES
Son componentes electrónicos que tienen la capacidad de almacenar carga eléctrica. Están formados por dos superficies metálicas llamadas armaduras, que se hallan separadas por un medio aislante llamado dieléctrico. La energía almacenada en un condensador lo hace en un campo eléctrico. Mediante la siguiente expresión se puede calcular la energía almacenada en función de la capacidad y del voltaje. Así su energía es igual a ½ de la capacidad por el voltaje al cuadrado.
E = 1 CV 2
Para indicar la capacidad de los condensadores existe un código de colores, de modo que en el condensador se graban 4
anillos, 3 mas juntos y la tolerancia mas separada. Para leerlo se sitúa la banda de la tolerancia a la derecha y los tres primeros colores indican la primera cifra del valor, la segunda, la segunda cifra del valor y la tercera el número de ceros a añadir. Así por ejemplo un código marrón, rojo, naranja, oro, indica 12000 ohmios con mas menos 5 % de error.
Los condensadores se pueden conectar en serie o en paralelo y su Capacidad equivalente se expresa con la siguiente fórmula:
En serie la expresión es:
1 = ∑ 1C eq C n
En paralelo la expresión es:
Ceq= ∑Cn
Los condensadores los clasificamos en función de su capacidad en fijos o variables:
• 1.- Condensadores fijos: son aquellos cuyo valor de capacidad es constante. Pueden ser no polarizados o polarizados.
– Condensadores no polarizados: Son aquellos en que sus terminales no tienen polarización, se pueden conectar en el circuito electrónico sin tener en cuenta la posición de sus terminales. A este grupo pertenecen los condensadores de papel, mica, cerámicos y poliéster.
– Condensadores polarizados: Son aquellos en que cada terminal del condensador tiene una polaridad distinta, uno
(+) y otro (-). A este grupo pertenecen los condensadores electrolíticos de aluminio y de tántalo.
• 2.- Condensadores variables: Son aquellos que tienen la propiedad de poder cambiar el valor de su capacidad entre dos límites.
2.3.- BOBINAS
Una bobina es un elemento que consiste en un hilo arrollado en forma de espiras formando un cilindro o toroide. Al circular una corriente eléctrica por ella se genera en su interior un campo magnético. El coeficiente de autoinducción es la característica principal de toda bobina, se mide en Henrios y su valor L viene definido por la expresión (L igual a N por flujo
entre Intensidad)
L = N ⋅ ΦI
Donde N es el número de espiras, φ representa el flujo magnético, e I la intensidad.
En función de la naturaleza del núcleo donde va arrollada la bobina, distinguimos 3 grupos:
1. Bobinas con núcleo de aire: estas bobinas constan de un arrollamiento de hilo conductor devanado sobre un soporte de fibra plática u otro material no magnético.
2. Bobinas con núcleo de hierro: se utilizan cuando queremos obtener grandes valores de inductancia.
3. Bobinas con núcleo de ferrita: Sustituyen a las anteriores en los circuitos de elevadas frecuencias, donde los núcleos de hierro tendrían elevadas pérdidas al aumentar las corrientes parásitas.
Una de las principales aplicaciones de las bobinas es el relé, que explicamos a continuación.
3. RELÉS Y CONTACTORES
Un relé es un interruptor de corriente cuyas operaciones de cierre y apertura no se hacen manualmente, sino por un mecanismo activado eléctricamente y capaz de controlar las corrientes de carga de un circuito eléctrico.
Según su forma los relés se clasifican en 6 grupos.
1.- Electromagnéticos, que por efecto electromagnético al circular una corriente por una bobina, crea un campo magnético que activa a un electroimán que a su vez cierra o abre unos contactos.
2.- Térmicos, que se basan en la dilación de una lámina bimetálica que se calienta por el paso de la corriente, y se emplean en sobrecargas.
3.- Termoiónicos, basados en las válvulas de vacío o de gas, como los de atmósfera gaseosa, tubos de rayos catódicos, etc.
4.- De estado sólido, basados en el funcionamiento de transistores, tiristores y triacs
5.- Contactores, que son relés de potencia que llevan contactos de potencia y contactos auxiliares de mando. Algunos de los contactos pueden estar temporizados al cierre o a la apertura por dispositivos térmicos o neumáticos.
6.- Relés Reed, formados por láminas de material ferromagnético dentro de una cápsula de vidrio con atmósfera inerte, que se cierran por la acción de un campo magnético.
4. SEMICONDUCTORES
Se denominan semiconductores a aquellos materiales que ofrecen a temperatura de 20ºC, una resistividad comprendida entre la que presentan los aislantes y la de los metales
Se diferencian de los materiales conductores porque a temperatura normal son aislantes y al aumentar su temperatura su conductividad aumenta. Los semiconductores más empleados son el germanio y el silicio. En función de su pureza, podemos clasificar a los semiconductores como intrínsecos y extrínsecos:
• Los Semiconductores Intrínsecos están formados exclusivamente por átomos de un mismo elemento. El silicio, por
ejemplo, tiene 14 electrones, cuatro de ellos en la capa más externa, faltándole cuatro más para tener el último orbital completo. Para completar dicho orbital dicho elemento se combina con otros átomos de silicio mediante enlace covalente.
• Los semiconductores Extrínsecos: son conductores a los que se les ha introducido átomos de otra sustancia en su
malla cristalina. Este proceso nos dará los tipos de semiconductores de tipo N o P.
– Semiconductores tipo N: si en la red cristalina del silicio se introduce un elemento con valencia 5, y dado que el silicio sólo dispone de 4 electrones para combinar, el semiconductor tipo N tendrá tendencia a ceder el electrón sobrante.
– Semiconductores tipo P: se obtiene dopando al semiconductor puro con un elemento con 3 electrones de valencia.
Por tener el semiconductor 4 electrones para compartir tendrá tendencia a captar electrones para llenar el hueco.
4.1.- UNIÓN PN
Si se ponen en contacto un material tipo N y uno tipo P, el resultado es una unión semiconductora PN. Esta unión se produce de forma que la tendencia a captar electrones de P es aprovechada por N para ceder electrones sobrantes, estableciéndose una corriente de electrones de N a P.
Esta corriente de electrones queda interrumpida por la acumulación de cargas generadas en la zona de unión de ambos semiconductores, denominada potencial de barrera.
Si se aplica una fuente de corriente continua a una unión de este tipo, podemos tener 2 efectos:
• Polarización directa: si al terminal positivo de la fuente le conectamos al material tipo P y el terminal negativo al material tipo N. Se comporta como un interruptor cerrado, conduce la corriente.
• Polarización inversa: consiste en conectar el terminal positivo al material N, y el negativo al P. Se comporta como un interruptor abierto, no conduce la corriente.
5. EL DIODO Y TIPOS DE DIODOS
Los diodos son componentes formados por la unión de dos cristales, uno P y otro N, conectados a dos terminales y convenientemente encapsulados para su protección. Estos dispositivos se caracterizan por dejar pasar la corriente en un sentido, pero no en el otro. Esta es la principal utilidad de los diodos: la rectificación.
La curva característica de un diodo es un gráfico que muestra como varía la corriente en el diodo cuando se le aplica tensión. Si está polarizado en directo, basta una pequeña diferencia de potencial en los extremos, 0,3 voltios para el
germanio y 0,7 voltios para el silicio, para que haya corriente apreciable a través del diodo y a partir de ese punto a pequeños incrementos de tensión corresponden grandes aumentos de intensidad.
A través de una unión polarizada en sentido inverso pasa una pequeña corriente de fuga. Se puede ir aumentando la tensión inversa del diodo y la corriente de fuga permanece prácticamente constante hasta llegar a un valor en el cual se produce la ruptura.
Además de esta característica, existen diodos especiales que desarrollan diferentes propiedades, veamos 5 de ellos:
• Diodos Zener: Los diodos de señales pequeñas y los rectificadores nunca operan intencionalmente en su región de ruptura, porque pueden dañarse. Un diodo Zener es diferente; es un diodo de silicio que el fabricante ha
perfeccionado para operar en la región de ruptura, los diodos Zener funcionan mejor en esta región. Su símbolo es
(diodo normal con una raya travesada hacia ambos lados)
• Diodos LED: son diodos que se emplean para señalizar, por su característica de emitir luz. Utilizan elementos como
el galio, arsénico, fósforo, que pueden radiar luz roja, azul, verde o invisible según sea la longitud de onda de la
radiación. Su símbolo es(diodo con flechas saliendo) 
• El diodo Schottky: es un dispositivo semiconductor que proporciona conmutaciones muy rápidas entre los estados
de conducción directa e inversa y muy bajas tensiones umbral
• Diodos Varicap: son diodos de silicio perfeccionados para operar con su capacitancia variable. Esto se consigue dado que al hacer el voltaje inverso mayor, la capa de agotamiento aumenta y su capacitancia se controla con este
voltaje. Su símbolo es(diodo con un condensador al final de la punta de flecha) 
• El Diodo túnel es un diodo semiconductor que tiene una unión PN, en la cual se produce el efecto túnel que da origen a una conductancia diferencial negativa en un cierto intervalo de la característica corriente-tensión.
6. EL TRANSISTOR
6.1.- TRANSISTORES BIPOLARES BJT
Son semiconductores constituidos por la unión de 3 cristales de silicio contaminados con algún tipo de impurezas. El orden de colocación de los cristales, PNP o NPN, da nombre a los dos tipos de transistores bipolares. Ambos constan de tres terminales:
– Base: situada entre el emisor y el colector. Es el electrodo que controla el paso de corriente.
– Emisor: marcado con una flecha, recibe este nombre porque se encarga de transmitir las cargas móviles que atraviesan el transistor.
– Colector: es el terminal que recibe la mayor parte de las cargas que parten del emisor. En el tipo PNP la base y el colector han de estar polarizados positivamente.
En el tipo NPN, la base y el colector han de estar polarizados negativamente. Dentro de los transistores bipolares hay 3 configuraciones diferentes:
– Emisor común (EC): el generador de entrada se coloca entre la base y el emisor y la carga entre el colector y el emisor. La ganancia de corriente es elevada.
– Base común (BC): la señal procedente del generador de entrada se aplica entre el emisor y la base y la resistencia de carga entre el colector y la base. La corriente de salida es prácticamente del mismo valor que la de entrada, por tanto su ganancia es de la unidad.
– Colector común (CC): la señal procedente del generador de entrada se aplica entre la base y el colector y la resistencia de carga entre el colector y el emisor. Al igual que en EC la ganancia es elevada.
La ganancia de un transistor es el cociente entre la intensidad del colector y la de la base.
El montaje que más se aproxima a un amplificador ideal, y el más utilizado par amplificar, es el EC. Los otros dos se emplean para acoplar resistencias. La configuración BC, para adaptar una fuente de baja resistencia que ataca a una carga de alta resistencia y la de CC para lo contrario.
El símbolo del transistor es: 
el NPN, y 
en PNP
Los transistores pueden trabajar en región de corte, en región activa o en región de saturación.
6.2.- TRANSISTORES UNIPOLARES FET
Se denominan así porque por ellos sólo opera un tipo de cargas. Existen dos clases:
– 1.- Transistor MOSFET: son transistores de efecto de campo y se dividen en MOSFET de canal N y MOSFET de canal P. El funcionamiento se basa en el campo eléctrico que se crea al aplicar una tensión a las placas. Poseen tres terminales: Surtidor o fuente (S), Drenador (D) y Puerta (G)
– 2.- Transistor JFET: la principal diferencia respecto a los FET es que el electrodo puerta está separado del canal por una delgada capa de material aislante. Además de clasificarse de canal n y de canal p, también se dividen según que el semiconductor sea muy impurificado (enriquecido) y poco impurificado (empobrecidos).
7. SEMICONDUCTORES, TIRISTORES, DIAC Y TRIAC
Veamos los tiristores y elementos direccionales.
• Tiristor: Es un diodo de 4 capas al que se le ha añadido un terminal de control, denominado puerta. Podemos distinguir tiristores de puerta P y tiristores de puerta N. En el tiristor de puerta P, el terminal de control queda cerca del cátodo, y en tiristor de puerta N, el terminal de control está cerca del ánodo.
• Elementos bidireccionales: Son dispositivos en los cuales la corriente puede fluir en ambas direcciones. Dentro de estos elementos tenemos:
– Diac: es un dispositivo de dos electrodos y tres capas, que funciona como un diodo de avalancha bidireccional que puede pasar del estado de bloqueo al estado de conducción con cualquier polaridad de tensión aplicada entre los terminales.
|
Su símbolo es dos diodos opuestos
– Triac: se comporta como dos tiristores en antiparalelo. Por esta razón, un triac puede controlar la corriente en cualquier dirección.
Su símbolo es igual que el diac pero con una patilla G . 
8. PROCEDIMIENTOS DE CONEXIÓN
Se entiendo por conexión a la yuxtaposición de 2 elementos conductores de forma que dejen pasar la corriente. Las conexiones se clasifican en 3, las estáticas que se hacen una sóla vez, de interrupción voluntaria que se interrumpen a voluntad como conectores o las dinámicas que se hacen de forma rapida como relés, conmutadores, etc.
Las conexiones de un circuito electrónico se puede hacer por soldadura, por arrolladora, por pinzado o por atornillado.
8.1.- Materiales utilizados.
Para la conexión de los diferentes componentes y elementos electrónicos, se utilizan materiales altamente conductores, el mas utilizado es el cobre, por su combinación de características económicas, eléctricas y mecánicas, También se utilizan procedimientos de soldadura blanda, como son la soldadura de estaño, las características que se pretende conseguir en las uniones son estas 2:
1. Elevada resistencia mecánica, ante esfuerzos y vibraciones.
2. Mínima resistencia eléctrica.
La principal base de montaje y conexionado son las placas de circuito impreso, que por un lado sirven de medio de sujeción y distribución plana de los componentes, y por otro lado con a distribución de una o varias capas de pistas de cobre, aisladas sobre una de las caras del circuito, se consiguen las conexiones eléctricas, mediante serigrafiado con cobre, sobre la baquelita de cobre o fibra de vidrio, a continuación se describe el procedimiento para la elaboración de los circuitos impresos Otro método es el sistema de fotograbado, que se basa en el sistema de revelado por fotografía usando una insoladota que lleva uno tubos de luz ultravioleta donde se coloca el circuito a velar.
8.2.- Circuitos impresos por rotulador
Las placas constan de una fina capa de cobre adherida a una placa soporte de fibra de vidrio o baquelita, cara en la cual se insertan los componentes.
El Proceso de obtención de un circuito impreso sigue estos 11 puntos.
1. A partir del circuito obtenido en el papel milimetrado, se corta una placa de circuito impreso.
2. Se limpia la cara de cobre.
3. Se coloca el papel en el que están dibujadas las pistas y los nodos sobre esta cara de la placa.
4. Se granetean todos los nodos.
5. Se marcan y unen los nodos con rotulador especial contra ácidos.
6. Se introduce la placa en una disolución ácida, cloruro ferrico, para eliminar el cobre no tapado.
7. Ésta se limpia con agua caliente y después se retiran las cintas o rotulador con alcohol.
8. Se taladra la placa en los nodos.
9. Se insertan los componentes por la cara correspondiente a la fibra de vidrio.
10. Se sueldan los componentes por la cara inferior y se realizan las conexiones externas.
11. Se conecta la placa y se comprueba su funcionamiento, realizando los ajustes necesarios
Las Normas en la elaboración de circuitos impresos son:
– Procurar que la distancia entre los componentes del circuito sea lo más corta posible.
– Deben evitarse los cruces entre pistas.
– Se deben situar los componentes de manera paralela o perpendicular a los lados de la placa.
9. CONCLUSIÓN
Los componentes que forman los circuitos electrónicos son muy variados, y las agrupaciones que forman algunos de estos componentes forman pequeños sistemas y agrupando varios de estos se obtienes circuitos de aplicaciones específicas o generales.
Este tema ha pretendido dar una visión general de los componentes electrónicos básicos y algunas de sus aplicaciones más elementales.
Entre los elementos discretos que se han estudiado hay que destacar la importancia que tienen las relaciones tensión- corriente y entrada-salida, la primera como parámetro puramente eléctrico y la segunda como concepto de función de transferencia, que señal entra al circuito y que señal sale de este.
Entre los componentes básicos hay que destacar sobre todo los basados en semiconductores, desde los diodos hasta los tiristores, sin olvidarnos de aquellos que son capaces de almacenar energía como las bobinas y los condensadores.