viernes, 27 de mayo de 2011

TRANSISTORES

Transistores bipolares

Construcción y operación de transistores.
El transistor está compuesto por tres zonas de dopado, como se ve en la
figura:

Figura No. 3.1 El Transistor.

La zona superior es el "Colector", la zona central es la "Base" y la zona inferior es el "Emisor". El Emisor está muy impurificado, la Base tiene una impurificación muy baja, mientras que el Colector posee una impurificación intermedia. En este ejemplo concreto el transistor es un dispositivo NPN, aunque también podría ser un PNP. En principio es similar a dos diodos. Un
transistor es similar a dos diodos, el transistor tiene dos uniones: una entre el emisor y la base y la otra entre la base y el colector. El emisor y la base forman uno de los diodos, mientras que el colector y la base forman el otro.
Estos diodos son denominados: "Diodo de emisor" (el de la izquierda en este caso) y "Diodo de colector" (el de la derecha en este caso).

Figura No. 3.2 Transistor (a) NPN, (b) PNP

Antes y después de la difusión. Vamos a hacer un estudio del transistor NPN, primeramente cuando está sin polarizar (sin pilas y en circuito abierto) se produce una "Difusión" (como un gas en una botella), donde los electrones cruzan de la zona n a la zona p, se difunden, encuentran un hueco y se recombinan. Esto hace que en las uniones entre las zonas n y p se creen iones positivos y negativos.

Figura No. 3.3 Movimiento electrónico en un transistor.

Esta difusión y recombinación se da hasta llegar al equilibrio, hasta conseguir una barrera de potencial de 0,7 V (para el Si). Se crean 2 z.c.e., una en la unión E-B (W
Si se conectan fuentes de tensión externas para polarizar al transistor, se obtienen resultados nuevos e interesantes. Hay 3 configuraciones:
E) y otra en la unión C-B.

Base común (BC).

Emisor común (EC).

Cada una de estas configuraciones a su vez puede trabajar en 4 zonas diferentes:

Colector común (CC).
         Zona de trabajo                            Condiciones                                 Utilización
          Activa                                           U
          Saturación                                   U
          Corte                                            U
          Activa invertida                           U

Con esto vemos que el transistor puede trabajar de 12 formas diferentes.

Figura No. 3.4 Diferentes regiones de trabajo de un transistor.

Configuración en base común.

La zona que más nos interesa es la zona activa, por lo tanto a continuación analizaremos esta zona. La zona p de base suele ser muy estrecha en la realidad, más tarde veremos porque. En el siguiente dibujo no dibujamos W
EE repele los electrones de la zona del emisor que cruzan la UE. Algunos electrones cruzan la UE y pasan por la zona p de la base sin recombinarse. Debido a la pila puede que un electrón cruce la barrera de potencial de la UE. Después ese electrón baja la barrera de potencial de la UC para salir por el colector.
Figura No. 3.5 Funcionamiento de la zona activa, configuración BC.

El negativo de la pila V

Figura No. 3.8 El Transistor.

EJEMPLO
sea positivo.

Figura No. 3.9 Convención para las corrientes en el transistor.

Aquí debemos definir una cantidad llamada
: IE = 100 mA, se recombinan el 1 % y no se recombinan el 99 %. Por lo tanto: IB = 1 mA y IC = 99 mA. Los signos como siempre, si va a favor del electrón es negativo y si va en contra positivo. En los problemas por comodidad se suele cambiar de dirección a IE para quealfa y se describe con la letra griega, . En condiciones de DC, los niveles de IC e IE, están relacionados de acuerdo a lo ya explicado. Y esta relación está dada por la cantidad, .
dc
= IC / IE 3.1
Los valores de alfa están entre 0,90 y 0,998. Alfa solamente define los portadores mayoritarios, entonces, la ecuación 3.1 quedará así:
I

Si I
CQ, IBQ y VCEQ. La componente en alterna o AC, generalmente de pequeña señal, introduce pequeñas variaciones en las corrientes y tensiones en los terminales del transistor alrededor del punto deC, IB y VCE del transistor tiene dos componentes: una continua y otra alterna, de forma queCQ, IBQ y VCEQ son componentes DC, e ic, ib y vce son componentes enc << ICQ, ib << IBQ y vce << VCEQ.E= VI/RI = 200 mV / 20Ω = 10 mA.
Y, tenemos que = 1; (I
I
C = IE), entonces:C = 10 mA; VL = IL * R = (10 mA) (5 K Ω) = 50 V

Entonces, el voltaje de amplificación es:
A
V = VL / VI = 50 V / 200 mV = 250
El voltaje de amplificación tiene unos valores típicos para la configuración de
base común entre 50 y 300. La amplificación de corriente es siempre menor
que 1, puesto que, es siempre menor que 1.
La amplificación se da por la transferencia de una corriente IE desde un
circuito de baja resistencia a uno de alta resistencia.
En general, los transistores bipolares de circuitos analógicos lineales están
operando en la región activa directa. En esta región existen cuatro zonas de
operación definidas por el estado de las uniones del transistor (Tabla 3.1):
saturación, lineal, corte y ruptura; estas zonas se indican claramente en la
figura 3.4 que representa las zonas de operación de un transistor. A
continuación se describe las características del transistor en estos modos de
operación considerando el transistor NPN únicamente; similar resultado puede
ser aplicado a transistores PNP.
En la región activa lineal, la unión emisor-base esta directamente polarizada y
la unión base-colector inversamente polarizada; la V
0.4 V y 0.8 V (valor típico de 0.7 V) y la V
las ecuaciones de Ebers-Moll se pueden aproximar a
3.6
3.7
Operando con estas ecuaciones, se obtiene una relación entre ambas
intensidades de forma que
3.8
Donde
3.9
Sustituyendo
3.10
Siendo
BE esta comprendida entreBC > 100 mV. En estas condiciones,

3.11
ß
características del fabricante se representa por h
importante en un transistor de unión y define la relación entre las corrientes de
colector y base. Al ser I
ecuación (3.10) puede ser despreciado frente al primero. Como resultado, se
obtiene una relación muy utilizada para analizar transistores que operen en
esta región
3.12
La ecuación (3.12) indica que en la región activa lineal la relación entre las
corrientes de colector y base es constante. Sin embargo, en la práctica la h
F, es la ganancia en corriente en continua del transistor que en las hojas deFE. Este parámetro es muyCO una corriente muy baja, el segundo término de laFE
de los transistores varia hasta en un 500% debido principalmente a tres
factores:
1) Proceso de fabricación. Los transistores sufren variaciones en el proceso de
fabricación que modifican sus características. El fabricante asigna un valor
típico (
máximo (
I
2) Corriente de colector. La h
fabricante proporciona curvas de características que permiten obtener la h
typ) a ese transistor con un rango de valores comprendido entre unmax) y un mínimo (min). Por ejemplo, el BC547B tiene, para unaC=2mA, una hFE (min)=200, hFE (typ)=290 y hFE (max)=450.FE varía también con la corriente de colector. ElFE
para diferentes I
el valor típico de la h
C. En la figura 1.3 se muestra una de estas curvas que incluyeFE con un rango de valores máximo y mínimo.
Electrónica Básica 79
3) Temperatura. La dependencia de la h
observar en las graficas que proporciona el fabricante para tal fin. En la figura
1.4 se describen diferentes curvas normalizadas a 25º de h
temperaturas de -55ºC y 175ºC.
3.4. Configuración en emisor común.
Esta configuración es la más utilizada. Como en la configuración en Base
Común solo analizaremos la zona activa.
Figura No. 3.11 Transistor en configuración de Emisor Común.
Como en el caso anterior solo el 1 % se recombina y el 99 % no se recombina.
La dirección de I
FE con la temperatura se puedeFE paraE la cambiamos como en la configuración anterior.
Electrónica Básica 80
Ganancia de corriente b
3.13
A veces (casi siempre) se desprecia la I
comparación con la I
3.5. Configuración en colector común.
Figura No. 3.12. Polarización de Emisor común para un transistor PNP.
En la figura No. 3.12 vemos la última de las tres posibles configuraciones de
un transistor con las direcciones de corriente y su notación de voltaje correcto.
El uso más común que a esta configuración se le da, es de un circuito de
acople de impedancias. En su entrada posee una impedancia muy alta y en su
salida una impedancia muy baja.
Si conectamos una resistencia R entre el emisor y tierra, con el colector
también conectado a tierra, fácilmente podríamos comprender que es un
cc:B, por ser muy pequeña, enC.
Electrónica Básica 81
circuito similar a la configuración de emisor común. Por lo tanto, no se requiere
de un conjunto de características de colector común para seleccionar los
parámetros del circuito al momento de realizar un diseño. La curvas se
grafican como I
3.6. Límite de operación, hoja de especificaciones, pruebas de transistores.
El transistor bipolar que opera en la región lineal tiene unas características
eléctricas lineales que son utilizadas para amplificación. En estos circuitos, las
señales de entrada son amplificadas a la salida y, por consiguiente, hay un
aporte de energía realizado a través de fuentes de tensión externas
denominadas fuentes de alimentación o fuentes de polarizacion. Las fuentes
de alimentación cubren dos objetivos: proporcionar las corrientes y tensiones
en continua necesarias para que el transistor opere en la región lineal y
suministrar energía al transistor, una parte de la cual va a ser convertida en
potencia (amplificación). Los valores de corrientes y tensiones en continua en
los terminales de un transistor se denomina
expresar por la letra Q (
Figura No. 3.13
El transistor del circuito de la figura 3.13 esta polarizado con dos resistencias y
una fuente de tensión en continua VCC. En este circuito se verifica que:
Si suponemos que el transistor se encuentra en la región directa lineal,
entonces se puede relacionar las intensidades de base y colector a través de
la hFE y asignar una tensión base-emisor típica de 0.7 V. El cálculo de las
tensiones e intensidades del transistor proporciona su punto de trabajo Q.
Para este circuito, Q viene definido por las siguientes ecuaciones:
E en función de VCE para un rango de valores de IB.punto de trabajo y se sueleQuiescent operating point).
Electrónica Básica 82
En la figura No. 3.14 se muestra la representación grafica del punto de trabajo
Q del transistor, especificado a través de tres parámetros: I
Este punto se encuentra localizado dentro de una recta denominada recta de
carga estática: si Q se encuentra en el límite superior de la recta el transistor
estará saturado, en el límite inferior en corte y en los puntos intermedios en la
región lineal. Esta recta se obtiene a través de la ecuación del circuito que
relaciona la IC con la VCE que, representada en las curvas características del
transistor de la figura No.3.13, corresponde a una recta. La tercera ecuación
define la recta de carga obtenida al aplicar KVL al circuito de polarizacion, de
forma que:
Para dibujar esta recta de una manera sencilla en el plano (V
transistor se seleccionan dos puntos: a) V
entonces V
representan los cortes de la recta de carga estática con los ejes de
coordenadas.
Figura No. 3.14 Límite de operación de un transistor.
CQ, IBQ y la VCEQ.CE, IC) delCE=0, entonces IC=VCC/RC; b) IC=0,CE=VCC. Estos puntos se pueden identificar en la figura No. 3.14 y
Electrónica Básica 83
Una de las primeras decisiones relacionadas con la polarizacion de un
transistor es seleccionar la ubicación del punto Q. La selección mas practica
es situarle en la mitad de la recta de carga estática para que la corriente de
colector sea la mitad de su valor máximo, condición conocida como excursión
máxima simétrica. Evidentemente esta es una condición de diseño que
asegurara el máximo margen del punto Q a incrementos de cualquier signo de
la intensidad de colector. Sin embargo, hay muchas otras condiciones de
operación del transistor que exige un desplazamiento de Q en uno u otro
sentido. En estos casos la situación del punto Q estará definida por las
diferentes restricciones.
Un transistor de unión polarizado tiene unas tensiones y corrientes en sus
terminales que le hacen disipar energía. Esta potencia de disipación se puede
obtener aplicando la definición de potencia absorbida por un elemento triterminal,
que en caso del transistor, se expresa como
Debido a que generalmente la I
ecuación es despreciable frente al segundo, resultando que
Esta ecuación representa a una hipérbola en el plano (V
características del transistor. El fabricante proporciona como dato la potencia
de disipación máxima de un transistor; como ejemplo, el BC547 tiene una
P
máxima de un transistor. Es preciso que el punto del trabajo Q esté por debajo
de esa curva ya que sino el transistor se dañaría por efecto Joule.
Hoja de especificaciones:
Tensiones inversas de ruptura para el transistor 2N3904.
V
V
V
En realidad en la hoja de características tenemos que diferenciar los
transistores en:
Transistores de pequeña señal (I
Transistores de potencia (I
B<<<IC y la VBE<<VCE, el primer término de estaCE, IC) de las curvasCMAX=500 mW. En la figura 1.8.b se representa la hipérbola de potenciaCB....................................60 V (máximo valor en inversa).CEo...................................40 V (máximo valor en inversa con la base abierta).EB.......................................6 V (máximo valor en inversa).C pequeña), por ejemplo: 2N3904.C grande), por ejemplo: 2N3055.
Electrónica
Acción de amplificación del transistor.
En un amplificador de transistores bipolares aparecen dos tipos de corrientes y tensiones: continúa y alterna. La componente en continua o DC polariza al transistor en un punto de trabajo localizado en la región lineal. Este punto esta definido por tres parámetros: I
trabajo. Por consiguiente, si se aplica el principio de superposición, la I
3.3
3.4
3.5
donde I
alterna, verificando que i
Figura No. 3.10 Ejemplo de amplificación de voltaje.
Si tenemos:
I
E=0 mA. IC será por lo tanto igual ICBO. Pero ICBO es una magnitud muy pequeña. Por lo tanto, IC será igual a IE.
C= IE + ICBO 3.2
Figura No. 3.6 Barrera de potencial.

Esto es el efecto transistor de n a p, tiene que subir la barrera de potencial pero luego es más fácil porque tiene que bajar la barrera. De los electrones emitidos por el emisor, proximadamente un 1 % se recombina en la base y un 99 % no se recombina y llega al colector, esto es el efecto transistor. La palabra colector viene de ahí, el colector "Colecta" los electrones, los recoge, eso es el "Efecto transistor". La base es muy estrecha y además está muy poco impurificada, esa es la razón de que la probabilidad de que un electrón se recombine sea muy pequeña (por ejemplo el 1%). El emisor emite electrones, el colector los recoge, y la base es un dispositivo de control.
El convenio que teníamos con el diodo era:

Figura No. 3.7 El diodo

En el transistor también tomamos criterios, todas la corrientes entrantes, es
como un nudo.

E y WC para no emborronar el dibujo.
Tabla No. 3.1 Posibilidades de uso de un transistor.
E en Directa y UC en Inversa.         AmplificadoresE en Directa y UC en Directa.        ConmutaciónE en Inversa y UC en Inversa.         ConmutaciónE en Inversa y UC en Directa.         Sin utilidad

martes, 10 de mayo de 2011

CONDENSADORES

QUE SON LOS CONDENSADORES Y TIPOS DE ESTOS.

Condensadores:

Un componente tan sencillo, un componente tan tonto, que a veces y según donde esté, lo puedes quitar y el aparato sigue funcionando sin verse nada anormal, y en cambio, los problemas que pueden generar cuando envejecen, llegando a inutilizar por completo una placa electrónica.

¿Qué es un condensador?

De hecho, todos hemos tenido un condensador en las manos multitud de veces, seguro que cada día tocamos varios y no lo sabemos. Si, así es, y es tan sencillo como un cable eléctrico. El cable que tocamos, son de hecho dos conductores paralelos, aislados entres sí y que cada cable interior (conductor) lleva corriente opuesta (fase y neutro, positivo y negativo). Esto es un condensador, evidentemente muy pequeño e inútil para tal propósito. Cuando vemos una placa electrónica, podemos ver varios tipos diferentes, pero es como los coches, son todos iguales, cambia el color, el material, el combustible, pero todos tienen 4 ruedas, motor de explosión y volante y frenos, distintas maneras de trabajar pero iguales en su base.

Los condensadores son todos iguales, dos armaduras enfrentadas, en una hay un polo de la batería y en el otro el opuesto. Entre ellas, las armaduras no se tocan físicamente, hay aire en medio, aislante, es el dieléctico.

Para conseguir un condensador de 1 Faradio. El Faradio es en honor a Michael Faraday, y se puede definir como la capacidad de un condensador al que aplicamos a las armaduras 1 voltio y estas adquieren una carga eléctrica de 1 culombio.

Para construir un condensador de estos, haría falta dos placas de un metro cuadrado y que estén separadas 1 milímetro (por ejemplo), porque si se juntan más pueden saltar arcos al ser una placa positivo y la otra negativa. Entonces se pone un papel entre ambas placas y ahora podemos poner las dos placas más juntas, pero con el papel de por medio, por lo que no hay contacto eléctrico entre ambas y además no saltan arcos, al ser aislante, Ahora tenemos las mismas medidas físicas, pero la capacidad ha aumentado. ¿Porqué? pues muy sencillo, porque la capacidad de un condensador depende de la superficie de las armaduras y de la separación entre ellas; a mayor superficie, más capacidad, a menor distancia entre armaduras (placas más juntas), mayor capacidad. A este espacio que hay entre las dos placas, las dos armadura se llama dieléctico, sea este espacio aire, papel, cerámica u otro material.

Arriba podemos ver una muestra de la gran multitud de condensadores, todos son iguales, pero todos son distintos. Los hay de papel, de styroflex, cerámicos, de lenteja (estos son como cerámicos, pero forma de lenteja) MKP (material dieléctrico interior es polipropileno). Las diferencias entre ellos es, la capacidad y el voltaje que aguantan. También algunos son específicos para aplicaciones concretas, por ejemplo, en las emisoras se suelen usar cerámicos por sus propiedades adecuadas para las altas frecuencias, en los circuitos de alta tensión de los televisores y monitores se usan, los tipo MKP, en las fuentes de alimentación, para eliminar la componente alterna se usan los electrolíticos.

La medida del condensador es 1 Faradio (en honor a Faraday), pero esta medida es muy grande y se usan el pico faradio (pF), nanofaradio (nF), microfaradio (uF). Un condensador se usa para muchas aplicaciones, para filtrar la corriente continua después de haberse rectificado a partir del 220 de la red, para eliminar transitorios (picos en la alimentación), para bloquear el paso de la corriente continua (la alterna la deja “pasar” ), como osciladores de frecuencia (una emisora de radio, el circuito más básico es una bobina y un condensador, dos componentes electrónicos con funciones completamente opuestas).

Los condensadores de papel están formados básicamente por dos láminas de papel de aluminio, y entre ellos papel como dieléctico, esto se enrolla, ponemos dos terminales y ya tenemos nuestro condensador. El hecho de “enrollarlos” es solo para que ocupen menos espacio. De esta manera podemos conseguir, por ejemplo, un condensador de 470000pF, 470KpF (k=kilo), 470 nF, o 0.47uF; estos valores estamos hablando del mismo condensador, es como hablar de milímetros, centímetros o decímetros, una conversión métrica.

Los electrolíticos y cerámicos son los mas habituales de ver en nuestro PC, pero de estropearse los que tienen más probabilidades son los electrolíticos. Razones hay 2, una es el trabajo que hacen, que es el “aplanar” la componente alterna de la corriente continua suministrada por la fuente, a unas frecuencias muy altas, sobre los 70Khz, lo cual hace que alcancen grandes temperaturas, incluso de 100 grados. Estos condensadores suelen de 100uF para arriba, llegando incluso a 10000 uF, en un tamaño éste ultimo menor a un carrete de fotografía. Esta misma capacidad, para conseguirla con uno de cualquier otro material, sería necesario un tamaño aproximado del monitor, para UNO solo, y puede llevar hasta 10. Para conseguir el mismo efecto, se recurre a poner el condensador (papel de aluminio con dieléctico y enrollado) en un “pote”, al cual se le añade electrolito (ignoro el liquido químico), de ahí el nombre de condensador electrolítico, entonces le hacen pasar corriente y forman el condensador a la capacidad de trabajo. Una cosa muy importante y también desconocida, es lo siguiente: Si tenemos un circuito a 5 voltios, de origen lleva un condensador de 6 voltios, por lo tanto, tiene 1 voltio de margen de seguridad. Al sustituirlo, en el cajón podemos encontrarlos de 16 voltios o más, y pensamos “más margen de seguridad”. Sí, es correcto, el condensador difícilmente reventará, pero, como he dicho anteriormente, una vez recién fabricado hacen pasar corriente para que coja su capacidad, y al poner un condensador formado a 16 voltios, que trabaje a 5, en un tiempo (¿meses? ¿años?) pierde su capacidad inicial.

Otro motivo de deterioro es la temperatura, el electrolito se va “evaporando”, entonces tenemos un condensador seco que ya no tiene la capacidad para la que fue diseñado. Actualmente los hay que aguantan hasta 105º, su uso es específico para las fuentes conmutadas, las que llevan nuestros ordenadores, por eso es imprescindible una buena refrigeración de ésta para que no se recalienten. Lo peor que puede pasar es que un condensador reviente, o que tenga fugas debido a que la goma que hay donde están los terminales se seque y agriete, porqué entonces el líquido se sale y al ser corrosivo, se come las finas pistas de la placa.

Por el aspecto se puede deducir que un condensador está bien o no, pero por supuesto no es fiable al 100%

Lo que si está hinchado o el plástico que lo recubre se ha contraído, es muy recomendable cambiarlo, pues puede reventar. Esto sería síntoma de una mala ventilación, o de muchas horas de funcionamiento.

Por supuesto, aunque hablo de papel de aluminio o papel como dieléctrico, aunque es cierto y con estos elementos caseros se puede fabricar los condensadores, en la actualidad se usan variantes mejoradas, pero siguen manteniendo los nombres de sus orígenes.

Curso Electrónica Básica -1 RESISTENCIAS

CORRIENTE ELECTRICA.

Se ha dicho que las cargas eléctricas pueden moverse a través de diferencias de potencial. Naturalmente, deberán de hacerlo por medio de los conductores (excepto en el caso especial de las válvulas de vacio, pero también éstas están terminadas en conductores).

A este movimiento de cargas se le denomina corriente eléctrica. La causa que origina la corriente eléctrica es la diferencia de potencial. Las cargas "caen" del potencial más alto al más bajo. Las únicas partículas que pueden desplazarse a lo largo de los conductores, debido a su pequeño tamaño, son los electrones, que como se sabe, son cargas de signo negativo. Entonces, la corriente eléctrica se mueve desde el potencial negativo, que es la fuente de electrones, hacia el positivo, que atrae las cargas negativas. Esta circulación recibe el nombre de CORRIENTE ELECTRONICA, para distinguirla de la CORRIENTE ELECTRICA, que fluye al revés, de positivo a negativo. Este último acuerdo fué tomado en los principios de la electricidad, por considerar que las cargas "caen" del potencial más alto al más bajo, cuando se creía que eran las cargas positivas las que se desplazaban. En la actualidad, coexisten ambos criterios, uno real y otro ficticio. A la hora de resolver circuitos puede aplicarse uno u otro, ya que, tratándose de convenios, ambos dan el mismo resultado.

Es evidente que no en cualquier circunstancia, circulará el mismo número de electrones. Este depende de la diferencia de potencial y de la conductividad del medio. Una forma de medir el mayor o menor flujo de cargas es por medio de la INTENSIDAD DE CORRIENTE (o también, simplemente, CORRIENTE), que se define como la cantidad de carga que circula por un conductor en la unidad de tiempo (un segundo). Según esto:

I = Q / t ó Q = I x t

La intensidad de corriente eléctrica se expresa en AMPERIOS que, por definición, es el número de culombios por segundo.

Los divisores más usuales del amperio son:

El miliamperio (mA) que es la milésima parte del amperio, por lo que: 1 A. = 1.000 mA.

El microamperio (mA) que es la millonésima parte del amperio, por lo que: 1 A. = 1.000.000 mA

RESISTORES (También llamados RESISTENCIAS)

Los circuitos electrónicos necesitan incorporar resistencias. Es por esto que se fabrican un tipo de componentes llamados resistores cuyo único objeto es proporcionar en un pequeño tamaño una determinada resistencia, especificada por el fabricante. El símbolo de un resistor es:

BOBINADAS: Sobre una base de aislante en forma de cilindro se arrolla un hilo de alta resistividad (wolframio, manganina, constantán). La longitud y sección del hilo, asi como el material de que está compuesto, darán una resistencia. Esta suele venir expresada por un número impreso en su superficie. Se utilizan para grandes potencias, pero tienen el inconveniente de ser inductivas.

AGLOMERADAS: Una pasta hecha con gránulos de grafito (el grafito es una variedad del carbono puro; la otra es el diamante). El valor viene expresado por medio de anillos de colores, con un determinado código.

DE PELICULA DE CARBON: Sobre un cilindro de cerámica se deposita una fina película de pasta de grafito. El grosor de ésta, y su composición, determinan el valor de la resistencia.

PIROLITICAS: Similares a las anteriores, pero con la película de carbón rayada en forma de hélice para ajustar el valor de la resistencia. Son inductivas.

LIMITACIONES DE LOS RESISTORES

A la hora de escoger un resistor hay que tener en cuenta, además de su valor óhmico, otros parámetros, tales como la máxima potencia que es capaz de disipar y la tolerancia.

Respecto a la primera, es preciso considerar que una resistencia se calienta al paso por ella de una corriente (como se verá más adelante). Debido a esto, hace falta dimensionar el resistor de acuerdo con la potencia calorífica que vaya a disipar en su funcionamiento normal. Se fabrican resistores de varias potencias nominales, y se diferencian por su distinto tamaño.La tolerancia es un parámetro que expresa el error máximo sobre el valor óhmico nominal con que ha sido fabricado un determinado resistor. Por ejemplo, un resistor de valor nominal 470 W con una tolerancia del 5 % quiere decir que el valor óhmico real de ese resistor puede oscilar entre el valor nominal más el 5 % del mismo, y el valor nominal menos el 5 %. Es decir, entre :

470 - 0,05 x 470 = 446,5

470 + 0,05 x 470 = 493,5

Si no se usan siempre resistores de alta precisión (baja tolerancia) es porque el coste es elevado y para las aplicaciones normales es suficiente con una tolerancia relativamente alta.

VALORES COMERCIALES

No se fabrican resistores de todos los valores posibles por razones obvias de economía. Además sería absurdo, ya que, por ejemplo, en un resistor de 100 W y 10 % de tolerancia, el fabricante nos garantiza que su valor está comprendido entre 90 W y 100 W , por lo tanto no tiene objeto alguno fabricar resistores de valores comprendidos entre estos dos últimos.

Hay tolerancias del 1 por mil, del 1 %, 5 %, 10 % y 20 %.

Para la serie de resistores que se fabrican con una tolerancia del 10 % que es la más utilizada, los valores comerciales son:

10 18 33 56

12 22 39 68

15 27 47 82

y los mismos seguidos de ceros.

Resistores de valores muy pequeños no son comunes, por la dificultad que entraña ajustar su valor. Resistores de valores muy grandes son difíciles de conseguir, porque en ellos comienza a tener importancia fenómenos como la resistencia superficial, condiciones ambientales, étc. y tampoco es normal su uso.

Por ejemplo:

En la serie de resistores con tolerancia del 10 % el valor más pequeño es de 4,7 W y el mayor de 22 MW . En la serie del 5 % los valores extremos son 0,33 W 7 10 MW .

CONDUCTANCIA

La conductancia es una magnitud eléctrica que se define como la inversa de la resistencia y se representa con la letra G. Por analogía con la resistencia, podría decirse que la conductancia es la facilidad que un conductor ofrece al paso de la corriente a través de él.

G = 1 / R ó R = 1 / G

La unidad de conductancia es el MHO (inverso de Ohm), y se representa por la letra omega invertida.

3.9 CODIGO DE COLORES

Ya se ha dicho que los valores óhmicos de los resistores se suelen representar por medio de unos anillos de color pintados en el cuerpo de los mismos. Suelen ser en número de cuatro, y su significado es el siguiente:

1er. anillo : 1ª cifra

2º. anillo : 2ª cifra

3er. anillo : Número de ceros que siguen a los anteriores.

4º. anillo : Tolerancia

Los resistores del 1 % llevan cinco bandas de color : Cuatro para el valor y una para la tolerancia.Los resistores de valor inferior a 1W llevan la tercera banda de color oro, que representa la coma. Por ejemplo, una resistencia de colores amarillo, violeta, oro,oro tiene un valor de 4,7 W y una tolerancia del 5 %.

LEY DE OHM

Debe existir alguna relación entre la diferencia de potencial aplicada en los extremos de un conductor y la corriente que atraviesa ese conductor. Ohm encontró experimentalmete que esta relación era proporcional, es decir, que para un conductor dado, cuando, por ejemplo, se duplica o se triplica la diferencia de potencial, se duplica o se triplica la coriente, respectivamente.

Dicho de otro modo, cuando una corriente eléctrica atraviesa un conductor, cra en éste una diferencia de potencial directamente proporcional a la corriente. A esta constante de proporcionalidad se le llama resistencia. La mayor o menor resistencia de un conductor es la mayor o menor dificultad que opone al paso de la corriente. Y así tendremos buenos y malos conductores de la corriente en función de que tengan pequeña o alta resistencia respectivamente. Obviamente, los aislantes ( no conducen la corriente) tendrán una resistencia altísima.

Si se representa la resistencia del conductor por la letra R, la diferencia de potencial en los extremos del conductor por la letra V, y la corriente que circula por él, con la letra I la ley de Ohm puede formularse como:

V= I x R

que es lo mismo que decir

I = V / R ó R = V / I

La unidad de resistencia eléctrica es el OHMIO, simbolizado por la letra griega W (omega)

Los múltiplos más usuales del Ohmio son:
El Kilohmio que es igual a 1.000 Ohmios => 1KW = 1.000 W
El Megaohmio ques es igual a 1.000.000 Ohmios => 1MW = 1.000.000 W

En el lenguaje normal, muchas veces se abrevian estos nombres y, en vez de decir Kilohmio, se dice sencillamente K o, en vez de decir Megaohmio, sencillamente Mega. o M.

La resistencia de un conductor depende de sus dimensiones: es decir, tendrá más resistencia cuanto más estrecho y largo sea dicho conductor. Esto resulta intuitivo si se considera la resistencia como la dificultad que opone al paso de la corriente.

Dicha proporcionalidad se expresa como:

R = r x l / S

Donde:
R es la resistencia medida en ohmios

l es la longitud medida en metros.

S es la sección (área) transversal del conductor, en metros cuadrados.
r es una constante que depende del material con que está fabricado el conductor y se llama RESISTIVIDAD o RESISTENCIA ESPECIFICA del material en cuestión, y que da la resistencia por cada unidad de longitud y de sección.

Supóngase una determinada resistencia por la que se hacen circular distintas corrientes, produciéndose sendas caídas de potencial, según la tabla:

Para 0,5 A....................... 4 V.
Para 1 A....................... 8 V.
Para 2 A....................... 16 V.
Para 3 A....................... 24 V.

Una vez determinada la unidad de longitud en cada eje, (en el eje del voltaje V se han tomado de 5 en 5 voltios, y en el eje de la corriente I de 0,5 en 0,5 amperios) se procederá a tomar sobre ellos los valores de la tabla.

Cada pareja define un punto: el valor de 0,5 en el eje horizontal corresponde 4 en el eje vertical, y a 1 en el horizontal corresponde 8 en el vertical, y así sucesivamente.

La línea que pasa por los puntos así formados (ver figura) es la representación gráfica de la función. En este caso (Ley de Ohm), resulta ser una recta, y diremos que esta ley es LINEAL.

Una vez dibujada la función, en nuestro caso la recta, se puden obtener de ella nuevos valores.
Por ejemplo, ¿ qué caida de potencial se produce para una corriente de 2,5 A. ?

Respuesta (viendo la figura): 20 V.

¿ Qué corriente circula cuando la d.d.p. (diferencia de potencial) es de 10 V. ?

Respuesta (viendo la figura ): 1,25 A.

¿ Cuánto vale la resistencia ?

Respuesta: R = DV / DI

Viendo la figura DV = 8 V DI = 1 A.

R = 8 / 1

R = 8 W

y ese valor lo obtendremos para cualquier DV que elijamos de la figura

Conexiones Serie y Paralelo

Las formas más sencillas de conectar resistencias se conocen por los nombre de conexion `serie' y `paralelo', que describimos a continuacion.

**Figure 5.3:** Representacion de un resistor ideal, por medio de una línea qeubrada, y de las combinaciones de resistencias en serie y en paralelo.
$\begin{figure} \centering \includegraphics {cap05-03.ps} \end{figure}$

a)

Conexión en Serie Considerar dos (o mas) resistencias conectadas como muestra la figura. La diferencia de potencial entre los puntos a y b se puede escribir como

V_ab = V_ac + V_cb.

Como la corriente que circula por R₁ y R₂ es I, entonces

$\begin{displaymath} \begin{array} {ll} V_{ac} &= R_1 I \\ V_{cb} &= R_2 I \end{array} \end{displaymath}$

For lo tanto,

V_ab = (R₁ + R₂) I,

luego podemos decir que la 'resistencia equivalente' de la combinacion de dos resitencias en serie es

R_ab = R₁ + R₂.

(13)

b)

Conexión en Paralelo En este caso, la diferencia de potencial entre los extremos de ambas resistencias es la misma, V_ab

V_ab = V₁ = V₂

La corriente, en cambio satisface (por la ecuacion de continuidad)

I = I₁ + I₂ ,

luego, tenemos

$\begin{displaymath} \begin{array} {ll} I_1 & = V_{ab}/R_1 \\ I_2 & = V_{ab}/R_2. \end{array} \end{displaymath}$

Utilizando, finalmente, la relación V_ab = R_ab I, se debe cumplir

$\begin{displaymath} \frac{1}{R_{ab}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2}. \end{displaymath}$

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Es importante nota que no todas la conexiones pueden reducirse a los casos 'serie' y 'paralelo'.