Components electrònics

Electrónica # Resistencies. Diodes. Transistors. Condensadors

  • Enviado por: Víctor
  • Idioma: catalán
  • País: España España
  • 20 páginas
publicidad

  • RESISTÈNCIES:

  • Definició:

  • Les resistències o resistors (R) son components electrònics que tenen la propietat d´oposar el pas al corrent elèctric. La unitat amb que es mesura aquesta característica és l´ohm i es representa amb la lletra grega omega ().

    1 Ohm es la resistència que té un conductor si és travessat per un corrent de 1 Amper quan se li aplica un voltatge d´un volt, tal i com es pot veure a la fórmula següent:

    1 = 1V/1A

    que prové de la llei d´Ohm:

    I = V/R.

  • Característiques:

  • Les característiques més importants de les resistències són:

    • Valor nominal: és el valor amb Ohms que posseeix; està inscrit a la pròpia resistència amb xifres o per mitjà del codi de colors (veure l´apartat 1.4 ).

    • Tolerància: és l´error màxim amb el qual és fabrica la resistència. Per entendre-ho millor posarem un exemple: una resistència de 10 i el 5% de tolerància, té un valor garantit entre 10-5% i 10+5%, tenint en compte que el 5% de 10 es 0´5, vol dir que la resistència estirà entre 9´5 i 10´5.

    • Potència màxima: és la major potència que serà capaç de dissipar sense cremar-se.

    • És un component electrònic lineal; és a dir, el seu corrent és directament proporcional a la tensió (menys les resistències especials).

  • Tipus de resistències:

  • Hi ha tres tipus de resistències: fixes, variables i especials.

  • Les resistències fixes són aquelles en les que el valor amb Ohms que tenen és fix i es defineix al fabricar-les.

  • No hi ha resistències de qualsevol valor, sinó que es fabriquen una sèrie de valors i dels que donem les sèries normalitzades E12, E24 i E48, anomenades així per ser 12, 24 i 48 el nombre de valors que posseeixen per dècada..

    Símbol d´una resistència fixa.

    Les resistències fixes es poden classificar en resistències d´ús general i en resistències d´alta estabilitat.

    Les resistències d´ús general es fabriquen utilitzant una barreja de carbó mineral en pols i resina aglomerant; a aquestes se'ls hi diu resistències de composició i les seves característiques més importants són: petit tamany, suporten fins a 3W de potència màxima, toleràncies altes (5%, 10% i 25%), ampli rang de valors i una dolenta estabilitat de temperatura.

    Les resistències de alta estabilitat es classifiquen a la vegada amb:

    • Resistències pirolítiques: es fabriquen dipositant una pel·lícula de carbó sobre un suport ceràmic i seguidament es raspa dita capa de forma que lo que queda és una espècie d´espiral de carbó sobre el suport ceràmic. Les seves característiques més importants són: petit tamany, fins a 2W de potència màxima, toleràncies del 1% i 2% i coeficient de temperatura mitjà.

    • Resistències de fil bobinat: es construeixen amb un fil metàl·lic de constantà o manganita enrotllat sobre un tub de porcellana. Les seves característiques més importants són: tamany mitjà o gran, fins a 400W de potència màxima, baixa tolerància 0´25% i coeficient de temperatura baix.

    • resistències de pel·lícula metàl·lica: consisteixen en una pel·lícula metàl·lica a la que es va eliminant part d´aquesta capa deixant una forma similar a la d´un fil molt llarg. Les característiques més importants són: tamany mitjà, petits valors de resistència elèctrica, fins a 6W de potència màxima, toleràncies de 1%, 2% i 5% i un baix coeficient de temperatura. Les resistències metàl·liques són inductives i per tant el seu comportament pot variar segons la freqüència.

  • Resistències variables: són resistències sobre les quals es desllissa

  • un contacte mòbil, variant el valor, senzillament, desplaçant dit contacte. N'hi ha de grafit i de bobinades, i a la vegada es subdivideixen en dos grups que són les denominades resistències ajustables, que s´utilitzen per ajustar un valor i no es modifiquen fins un altre ajust, i els potenciòmetres on el ús és corrent.

    Símbol d´un potenciòmetre. Símbol d´una resistència ajustable.

  • Resistències especials: són aquelles que el seu valor òhmic varia

  • en funció d´alguna magnitud física. Les més usuals són:

    Components electrònics
    • PTC ( Coeficient Positiu amb la Temperatura): augmenta el valor òhmic al augmentar la temperatura d´aquesta.

    Símbol d´una resistència PTC.

    • NTC ( Coeficient Negatiu amb la Temperatura): disminueix el valor òhmic al augmentar la temperatura.

    Símbol d´una resistència NTC.

    • LDR ( Resistències Dependents de la Llum): disminueix el valor òhmic al augmentar la llum que incideix sobre ella.

    Símbol d´una resistència LDR.

    • VDR ( Resistències Dependents de la Tensió): disminueix el valor òhmic al augmentar el voltatge elèctric entre els seus extrems.

    Símbol d´una resistència VDR.

  • El codi de colors:

  • Consisteix amb una banda de colors imprimits a la resistència que ens indiquen el valor d´aquesta. Generalment les resistències tenen quatre anells de colors, però també n'hi ha de cinc i sis. A continuació es mostra la taula de colors normalitzats:

    color

    1ER i 2on anell

    3ER anell

    4T ANELL

    (tolerància)

    ct

    Negre

    0

    1

    -

    200

    Marró

    1

    10

    1%

    100

    Roig

    2

    100

    2%

    50

    Taronja

    3

    1000

    -

    15

    Groc

    4

    10 000

    -

    25

    Verd

    5

    100 000

    0´5%

    Blau

    6

    1000 000

    0´25%

    10

    Violeta

    7

    10 000 000

    0´1%

    5

    Gris

    8

    100 000 000

    -

    1

    Blanc

    9

    -

    -

    Or

    -

    0´1

    5%

    Plata

    -

    0´01

    10%

    Sense anell

    -

    -

    20%

    Per saber el valor tenim que utilitzar el següent mètode: el primer color indica les desenes, el segon les unitats i el tercer indica el número pel qual es té que multiplicar l´anterior, el resultat és el valor de la resistència. El quart valor és el valor de la tolerància. Aquest és el sistema que s´utilitza per a resistències de quatre colors.

    Per a resistències de cinc o sis colors canvia que per comptes de dos colors s´utilitzen els tres primers colors per formar el número que s´ha de multiplicar pel valor equivalent del quart color. El cinquè és el valor de la tolerància; i el sisè, per les de sis colors, és el coeficient de temperatura.

  • Associació de resistències:

  • Les resistències es poden connectar al circuit de dos maneres: en sèrie o en paral·lel.

    • Associació en sèrie: en aquesta associació el corrent té un únic camí per recórrer i, per tant, l´intensitat és la mateixa en tots els punts del circuit. En canvi en cada resistència hi ha una caiguda de tensió i la suma d´aquestes dona la tensió total aplicada al circuit.

    La resistència total d´una associació en sèrie de resistències és la suma de totes elles:

    Rt = R1 + R2 ... + Rn.

    • Associació en paral·lel: dues o més resistències estan connectades en paral·lel quan els extrems de totes elles es troben units elèctricament a dos punts en comú. En aquest tipus d´associació la caiguda de tensió de cada resistència és la mateixa, ja que totes estan connectades directament a la tensió d´alimentació. En canvi, com que el corrent que surt té diferents camins a recórrer, la intensitat total serà la suma de les intensitats en cadascuna de les resistències.

    La resistència total d´una associació en paral·lel és igual a la inversa de la suma inversa de les resistències:

    Rt = 1 / ( 1/R1 + 1/R2 + 1/ Rn).

  • DIODES:

  • Definició:

  • El diode està format per un càtode (la part positiva) i un ànode (la part negativa). El símbol del diode és una fletxa que apunta de ànode a càtode, de positiu a negatiu. La fletxa del diode recorda que la corrent convencional circula amb facilitat de p a n.

  • Característiques:

  • • És de tamany molt reduït, la qual cosa comporta a la miniturarització dels circuits.

    • La quantitat de calor que genera durant el seu funcionament és menor, ja que no necessita cap calentament de filament.

    • Funciona amb tensions molt baixes, la qual cosa possibilita el seu ús en circuits alimentats a piles o bateries.

    És un dispositiu no lineal perquè el seu corrent no és directament proporcional a la tensió. Per sobre dels 0´7 volts la corrent augmenta ràpidament, això és degut a que el diode conté una barrera de potencial. Quan aquesta barrera es perd perquè la tensió supera els 0´7 volts, l´única resistència que ofereix el diode és la de les zones p i n.

  • Classificació:

  • Existeixen molts tipus de diodes però els més importants són els següents:

    • Diodes rectificadors,

    • Diodes de senyal,

    • Diodes de commutació,

    • Diodes d´alta freqüència,

    • Diodes estabilitzadors de tensió (zener),

    • Diodes especials.

  • Descripció:

  • • Diodes rectificadors: l´encapsulat d´aquests diodes depèn de la potència que hagin de dissipar. Per als de baixa i mitja potència es fa anar plàstic fins a un límit al voltant d´un vat. Per sobre d´aquest valor és necessari un encapsulat metàl·lic.

    qualsevol sistema rectificador de corrents, tant monofàsics com trifàsics, es fa utilitzant varis diodes amb una forma de connexió denominada en pont. No obstant, també s´utilitza un altre sistema amb dos diodes, com a alternativa del pont amb circuits d´alimentació monofàsics. En els diodes rectificadors únicament es produirà circulació de corrent, si se li aplica una tensió alterna, en les ocasions en que el ànode sigui més gran que el càtode, és a dir, a les alternances positives, quedant bloquejat a les ascendències negatives, la qual cosa impedeix el pas al corrent per ser en aquestes ocasions el ànode més negatiu que el càtode.

    Símbol d´un diode rectificador.

    • Diodes de senyal: els diodes de senyal d´ús general s´utilitzen en funcions de tractament de la senyal, dins d´un circuit o be per realitzar operacions de tipus digital formant part de portes lògiques i circuits equivalents. Són de baixa potència. L´encapsulat és en forma d´un cilindre en miniatura, de plàstic o de vidre.

    • Diodes de commutació: els diodes ce commutació o ràpids es caracteritzen per ser capaços de treballar amb senyals de tipus digital que presenten uns temps de pujada i baixada dels seus flancs molt breus. El factor o paràmetre que caracteritza a aquests diodes és el temps de recuperació invers que expressa el temps que tarda l´unió

    P-N en desallotjar la càrrega elèctrica que acumula, quan es troba polaritzada en sentit invers, i rep súbitament un canvi de tensió que la polaritza en sentit directe. Poden ser considerats ràpids aquells diodes amb un temps de recuperació invers inferior a 400 nanosegons, per als de mitja potència, i de 5 nanosegons per als de baixa potència.

    • Diodes d´alta freqüència: aquests diodes s´utilitzen en aquelles parts d´un circuit que tenen que funcionar amb freqüències superiors a 1 Megahertz (1 milió de cicles per segon). És caracteritzen per presentar una baixa capacitat de difusió entre les dos zones semiconductores que formen l´unió P-N, quan aquestes estan polaritzades en sentit directe.

    •Diodes zener: s´utilitzen per produir una tensió entre els seus extrems constant i relativament independent a la corrent que els travessa. Aprofiten una propietat molt interessant que presenta l´unió semiconductora quan es polaritza inversament per sobre d´un determinat nivell: normalment un diode que rep una polarització inversa no permet el pas de la corrent o ho fa deixant passar una corrent petitíssima. Però, quan s´arriba a una determinada tensió, denominada tensió zener es produeix un augment de la quantitat de corrent, de forma que aquesta diferència de potencial entre els seus extrems es manté pràcticament constant, encara que s´intenti augmentar o disminuir a base de variar l´intensistat que el travessa.

    Símbol d´un diode zener.

    • Diodes especials: dins d´aquest grup estan compresos els diodes varicap, diodes túnel i diodes LED. Els primers es comporten d´una forma anàloga a un condensador, al ser polaritzats inversament. Els segons poden formar una senyal sinusoïdal a partir de la potència entregada per la font d´alimentació. I per últim els diodes LED: aquests dissipen energia en forma de llum perquè els electrons cauen de nivells d´energia alts a nivells d´energia baixos (en els altres diodes aquesta energia es dissipa en forma de calor).

    Símbol d´un diode varicap.

    Símbol d´un diode túnel. Símbol d´un diode LED.

  • Reconeixement de diodes:

  • Segon conveni de l´Unió Europea els diodes es classifiquen de la següent manera. Aquests porten un codi gravat, que normalment està constituït per dos lletres:

    • La primera lletra correspon al material del diode:

    A: Germani

    B: Silici

    C: Arseniur de gali

    D: Materials compostos

    • La segona lletra correspon al tipus de dispositiu:

    A: Diode de petita senyal

    B: Diode de capacitat variable

    E: Diode de contacte de punta

    G: Diode (oscil·lador, varis)

    H: Diode magnetosensible
    P: Diode sensible a la radiació
    Q: Diode productor de la radiació
    S: Dispositiu commutador
    X: Diode de capacitat variable
    Y: Diode rectificador de potència
    Z: Diode zéner.

    3. TRANSISTORS:

  • Definició:

  • Un transistor és un dispositiu amb tres terminals, amb un fil terminal connectat a cada tros de material semiconductor. Els tres terminals es denominen emissor, base i col·lector. El transistor és un dispositiu semblant a un diode ( ja que aquests consisteixen en tres trossos de material semiconductor), però és una mica més complex: pot ser un tros de material del tipus P intercalat entre dos trossos de material del tipus P (transistor pnp), o un tros de material del tipus P intercalat entre dos rodanxes de semiconductor del tipus N (transistor npn).

  • Característiques:

  • • Com que l´acció bàsica d´un transistor és la de proporcionar una ganància de corrent, així que l´intensitat que sortirà de l´emissor serà molt més gran que l´intensitat del col·lector. Aquesta intensitat és igual a la corrent del col·lector dividida entre la corrent de base.

    • Un transistor solament deixa pas de corrent entre col.lector-emissor quan li arribi corrent a la base, per molt petita que sigui aquesta corrent.

    • Si se'n uneixen dos o més s´aconsegueix un muntatge Darlington, amb el qual s´aconsegueixen amplificacions 30000 vegades superiors.

  • Tipus de transistors:

  • • Transistors pnp: aquests es fan funcionar normalment amb els seus terminals de col·lector i de base negatius respecte al emissor.

    Símbol d´un transistor pnp.

    • Transistors npn: aquests funcionen normalment amb els seus terminals de col·lector i de base positius respecte al emissor.

    Símbol d´un transistor npn.

    • Transistors JFET: per contra dels transistors bipolars que funcionen per corrent, els transistors JFET ho fan per tensió. La resistència d´entrada d´un JFET supera generalment el milió de megaohms. Els termes col·lector, base i emissor dels transistors bipolars, son anomenats drenador, porta i font respectivament.

    Símbol d´un transistor JFET.

    • Transistors MOSFET: aquests es subdivideixen en dos categories:

    1) Transistors MOSFET d´empobriment: aquests també poden ser de canal n o de canal p. Estan formats per dos zones del mateix tipus comunicades per un canal estret, i una part del tipus oposat anomenada substrat. Per tant els electrons que circularan des de la font fins al drenador tenen que passar entre l´estret canal i el substrat. Com més negativa sigui la tensió de porta més petita serà la corrent del drenador, i com més positiva sigui la tensió de porta es produirà una millor conducció entre la font i el drenador. Per tant aquest transistor pot utilitzar una tensió de porta positiva o negativa.

    2) Transistors MOSFET d´enriquiment: en aquests transistors no existeix cap tipus de connexió entre les dos zones idèntiques, el substrat la subdivideix en dos. Aquest transistor solament deixa passar els electrons quan la tensió de porta és lo suficientment positiva.

    • Transistors uniunió: avui dia aquests transistors son poc utilitzats, ja que han estat substituïts per circuits integrats. Aquests no es poden utilitzar com a amplificadors. Te una sola unió (i no dos com un dispositiu bipolar estàndard), i està format per un emissor i dos bases, i no te col·lector.

    Símbol d´un transistor uniunió.

  • Reconeixement de transistors:

  • En el transistors també s´utilitza la mateixa normativa de reconeixement que els diodes, però en els transistors en canvi, la segona lletra varia respecte la dels diodes. I aquesta lletra pot ser:

    C: Transistor d´audio de petita senyal

    D: Transistor de potència

    F: Transistor d´alta freqüència i baixa potència

    L: Transistor de potència d´alta freqüència

    S: Commutador

    T: Triac

    U: Transistor d´alta tensió.

  • CONDENSADORS:

  • Definició:

  • Es denomina condensador a un component que emmagatzema càrrega elèctrica. El condensador està format per dos conductors pròxims l´un de l´altre, separats per un aïllant, de tal manera que puguin estar carregats del mateix valor, però amb signes contraris. En la seva forma més senzilla un condensador està format per dos plaques metàl·liques o armadures paral·leles, de la mateixa superfície i encarades, separades per una làmina no conductora o dielèctric. Al connectar una de les plaques a un generador, aquesta es carrega, i indueix una càrrega de signe oposat a l´altra placa.

    Per una altra part tenint una de les plaques carregada negativament i l´altra positivament, les seves càrregues son iguals i la càrrega neta del sistema és 0, no obstant es diu que el condensador es troba carregat amb una càrrega Q.

  • Característiques:

  • • Els condensadors poden conduir corrent contínua durant sol un instant, encara que funcionen be com a conductors en circuits de corrent alterna. És per aquesta propietat que el converteix amb un component molt útil quan es te que impedir que la corrent contínua entri a determinades parts d´un circuit electrònic.

    • La capacitat d´un condensador és proporcional a la càrrega i inversament proporcional a la diferència de potencial: C = Q / V, en Faradis (F) (amb el buit com a dielèctric).

    • Ja que en un condensador hi ha una distància entre les plaques, i entre elles hi ha un camp elèctric, la diferència de potencial entre les plaques és igual a: V = E · d,

    on d es la distància entre les plaques.

    • El valor del dielèctric () varia segons el medi en que es troba. Quan s´introdueix un dielèctric, que no sigui el buit, en un condensador, la seva capacitat incrementa ja que la seva capacitat inicial es multiplica per la constant relativa del medi: C = 0 · C0

    • L´energia acumulada en un condensador és igual al treball necessari per carregar amb una càrrega total Q un condensador descarregat: W = 0´5 · Q² / C, i per tant, si tenim en compte que Q = C · V0, l´energia d´un condensador carregat s´expressa d´aquesta manera: "E = 0´5 · C · V0².

    • Els condensadors estan encapsulats amb plàstic per aconseguir un major aïllament elèctric, tenen una alta estabilitat tèrmica i són resistents a l´humetat.

  • Tipus de condensadors:

  • Els condensadors poden ser bàsicament de tres tipus: plans, esfèrics o cilíndrics, però els més usuals són els plans en els quals la seva capacitat és directament proporcional al producte del dielèctric per la superfície i inversament proporcional a la distància.

  • Condensadors fixos:

  • • Condensadors de paper: es fabriquen enrotllant dues làmines molt primes d´al.lumini de gran puresa, separades per dues làmines de paper especial que fa de

    dielèctric.

    • Condensadors de plàstic: es fabriquen igual que els de paper però amb la única diferència que aquests tenen dues làmines de plàstic com a dielèctric. Comercialment es denominen condensadors estiroflex.

    • Condensadors de polièster: el seu procés de fabricació és molt similar als dos anteriors, però en la seva fabricació s´utilitzen, en lloc de làmines d´al.lumini i de paper, unes làmines de polièster amb una metal.lització superficial, la qual cosa fa reduir les seves dimensions.

    És podrien fer tants condensadors d´aquest tipus com dielèctrics hi hagués.

  • Condensadors variables: aquests condensadors es caracteritzen per tenir una capacitat variable, ja que algunes de les seves plaques són mòbils i poden variar la superfície enfrontada, i en conseqüència variarà la seva capacitat.

  • Condensadors ajustables: la capacitat d´aquests condensadors és pot variar perquè es pot modificar la separació de les seves plaques.

  • Botella de Leyden: aquesta botella és un condensador simple en el que les dos plaques conductores són fins revestiments metàl·lics dins i fora del cristall de la botella, que al mateix temps és el dielèctric. La càrrega elèctrica que pot descargarse d´aquest condensador s´allibera mitjançant una vareta de descarga. La primera botella es va fabricar als voltants de 1745, i encara s´utilitza en experiments de laboratori.

  • Símbol general d´un condensador.

  • El codi de colors:

  • Els condensadors, de la mateixa manera que les resistències acostumen a tenir indicades les seves característiques mitjançant unes franges de colors:

    color

    1ª xifra

    2ª xifra

    multiplicador

    tolerància

    coef. temperatura

    Tensió

    Negre

    -

    0

    1

    ± 20%

    0

    Marró

    1

    1

    10

    ± 1%

    -33 · 10

    Vermell

    2

    2

    100

    ± 2%

    -75 · 10

    250 V

    Taronja

    3

    3

    1000

    -150 · 10

    Groc

    4

    4

    10000

    -220 · 10

    400 V

    Verd

    5

    5

    100000

    ± 5%

    -330 · 10

    100 V

    Blau

    6

    6

    1000000

    -470 · 10

    630 V

    Lila

    7

    7

    -750 · 10

    Gris

    8

    8

    0´01

    150 / - 1500 · 10

    Blanc

    9

    9

    0´1

    ± 10%

    100 / -750 · 10

  • Associació de condensadors:

  • Els condensadors es poden associar de dos maneres: en sèrie o en paral·lel.

    • En sèrie: dos condensadors estan associats en sèrie quan l´armadura positiva d´un està connectada a l´armadura negativa del següent. La capacitat total d´una sèrie de condensadors connectats en sèrie és la suma inversa de la capacitat de cadascun dels condensadors: 1 / C =  1/ Cn.

    La diferència de potencial entre els borns de l´associació és la suma de les diferències de potencial en cada condensador: V = V1 + V2 ... =  Vn. I la càrrega serà igual per a tots els condensadors.

    • Associacions en paral·lel: diversos condensadors estan connectats en paral·lel quan estan connectats a la mateixa diferència de potencial: V = V1 = V2.... La càrrega total emmagatzemada per l´associació de condensadors és igual a la suma de les càrregues emmagatzemades per cada condensador: q = q1 + q2 = qn.. I per tant la capacitat total del circuit serà igual a la suma de les capacitats: C = C1 + C2.

    BIBLIOGRAFIA:

    • J. Puente, N. Romo, C. Lara, M. Agustench: Física 2, Editorial Cruïlla, Barcelona, 1999.

    • M. Guasch, M. Borrego, J. Jordan: Electrotècnia 1, Mc Graw Hill, Madrid, 1998.

    • Ramon Pallàs: Instruments electrònics bàsics, col·lecció AULA, Barcelona, 1992.

    • R.A. Penfold: Guía de componentes electrónicos, Ediciones CEAC, Barcelona 1991.

    • Malvino: Principios de electrónica, Mc Graw Hill, Madrid, 1992.

    • Microsoft Encarta 99.

    • Internet.

    INTRODUCCIÓ:

    Durant els últims vint-i-cinc anys, més o menys, s´han produït enormes canvis en l´electrònica, entre els que el massiu augment del número de components disponibles no ha sigut menor. En particular, el número de semiconductors disponibles vint-i-cinc anys enrera era estrictament limitat, mentre que en qualsevol catàleg de components electrònics de l´actualitat deuen haver mils d´ells (per exemple els condensadors i les resistències).

    Gràcies a l´evolució d´aquests components el nostre nivell de vida també ha evolucionat, i avui dia aquests components electrònics encara no han evolucionat prou, o poden evolucionar moltíssim més, depèn de com t'ho miris.

    Un dels components electrònics més famós es el transistor, que va revolucionar la ràdio. A continuació explicaré alguns d´aquests components, concretament les resistències, els diodes, els transistors i els condensadors.

    20

    10

    4

    Components electrònics

    Components electrònics

    Components electrònics

    Components electrònics

    Components electrònics

    Components electrònics

    Components electrònics

    Components electrònics

    Components electrònics

    Components electrònics

    Components electrònics

    Components electrònics

    Components electrònics

    Components electrònics

    Components electrònics

    Components electrònics

    Components electrònics