Tema 2: Componentes
2.1 Resistencias
La resistencia es la oposición al paso de la corriente eléctrica. Se mide en ohmios (Ω).
Tipos de resistencias
- Carbón (composición): baratas, tolerancia 5-20%, uso general
- Película de carbón: mejor estabilidad, tolerancia 1-5%
- Película metálica: alta precisión, tolerancia 0.1-1%, bajo ruido
- Bobinadas: alta potencia, inductivas, no aptas para RF
- SMD: montaje superficial, tamaño reducido
Código de colores
| Color | Dígito | Multiplicador | Tolerancia |
|---|---|---|---|
| Negro | 0 | ×1 | — |
| Marrón | 1 | ×10 | ±1% |
| Rojo | 2 | ×100 | ±2% |
| Naranja | 3 | ×1k | — |
| Amarillo | 4 | ×10k | — |
| Verde | 5 | ×100k | ±0.5% |
| Azul | 6 | ×1M | ±0.25% |
| Violeta | 7 | ×10M | ±0.1% |
| Gris | 8 | — | — |
| Blanco | 9 | — | — |
| Oro | — | ×0.1 | ±5% |
| Plata | — | ×0.01 | ±10% |
Ejemplo: Marrón-Negro-Rojo-Oro = 10 × 100 = 1000Ω (1kΩ) ±5%
Característica corriente/tensión
En resistencias ideales, la relación V/I es lineal (Ley de Ohm). La pendiente de la recta es el valor de la resistencia.
Disipación de potencia
Las resistencias tienen una potencia nominal máxima (1/4W, 1/2W, 1W, 2W, 5W...). Superarla causa sobrecalentamiento y destrucción.
Coeficientes de temperatura
- PTC (Positive Temperature Coefficient)
- La resistencia aumenta con la temperatura. Ejemplo: metales, termistores PTC.
- NTC (Negative Temperature Coefficient)
- La resistencia disminuye con la temperatura. Ejemplo: termistores NTC, semiconductores.
2.2 Condensadores
El condensador almacena energía en un campo eléctrico entre dos placas conductoras separadas por un dieléctrico.
Capacidad
Se mide en faradios (F). El faradio es muy grande, se usan submúltiplos:
- mF (milifaradio) = 10⁻³ F
- µF (microfaradio) = 10⁻⁶ F
- nF (nanofaradio) = 10⁻⁹ F
- pF (picofaradio) = 10⁻¹² F
Factores que afectan la capacidad
ε = permitividad del dieléctrico, A = área de placas, d = distancia entre placas
- Mayor área de placas → mayor capacidad
- Menor distancia entre placas → mayor capacidad
- Mayor permitividad del dieléctrico → mayor capacidad
Reactancia capacitiva
La reactancia disminuye al aumentar la frecuencia
Relación de fase
En un condensador, la corriente adelanta 90° a la tensión.
Tipos de condensadores
| Tipo | Características | Uso |
|---|---|---|
| Aire | Variable, baja capacidad, sin pérdidas | Sintonía RF |
| Mica | Estables, baja tolerancia, RF | Circuitos resonantes |
| Plástico (poliéster, polipropileno) | Estables, bajo coste | Filtros, acoplamiento |
| Cerámicos | Compactos, amplio rango de valores | Desacoplo, RF |
| Electrolíticos | Alta capacidad, polarizados | Filtrado fuentes DC |
Coeficiente de temperatura
Indica cómo varía la capacidad con la temperatura. Importante en circuitos de precisión y osciladores.
Corriente de fuga
Pequeña corriente que atraviesa el dieléctrico. Mayor en electrolíticos. Importante en circuitos de temporización.
2.3 Bobinas (inductores)
La bobina almacena energía en un campo magnético. Se opone a cambios en la corriente.
Autoinducción
Se mide en henrios (H). Submúltiplos: mH (milihenrio), µH (microhenrio).
Factores que afectan la inductancia
- Mayor número de espiras → mayor inductancia (proporcional a N²)
- Mayor diámetro → mayor inductancia
- Menor longitud → mayor inductancia
- Material del núcleo: aire < ferrita < hierro (mayor permeabilidad = mayor L)
Reactancia inductiva
La reactancia aumenta con la frecuencia
Relación de fase
En una bobina, la tensión adelanta 90° a la corriente (o la corriente atrasa 90°).
Factor Q (calidad)
Un Q alto indica pocas pérdidas. Importante en circuitos resonantes.
Efecto pelicular (skin effect)
A altas frecuencias, la corriente circula por la superficie del conductor, aumentando la resistencia efectiva. Se mitiga usando hilo de Litz o conductores huecos.
Pérdidas
- Pérdidas en el conductor (resistencia del hilo)
- Pérdidas en el núcleo (histéresis, corrientes parásitas)
- Efecto pelicular a altas frecuencias
2.4 Transformadores
Dispositivo que transfiere energía entre dos bobinas acopladas magnéticamente. Permite cambiar niveles de tensión y adaptar impedancias.
Transformador ideal
V1 × I1 = V2 × I2
Relación de transformación (n)
- n > 1: Transformador reductor (baja la tensión)
- n < 1: Transformador elevador (sube la tensión)
Transformación de impedancias
La impedancia se transforma con el cuadrado de la relación de espiras
Ejemplo: Un transformador 4:1 en espiras transforma la impedancia en relación 16:1.
Aplicaciones en radioafición
- Fuentes de alimentación
- Adaptación de impedancias (antena-transceptor)
- Baluns (transformadores de equilibrado)
- Aislamiento galvánico
2.5 Diodos
Semiconductor que permite el paso de corriente en un solo sentido (ánodo → cátodo).
Tipos y aplicaciones
| Tipo | Función | Aplicación |
|---|---|---|
| Rectificador | Conversión AC→DC | Fuentes de alimentación |
| Zener | Regulación de tensión | Estabilizadores, referencias |
| LED | Emisión de luz | Indicadores, iluminación |
| Varicap (varactor) | Capacidad variable con tensión | Sintonía electrónica, VCO |
| Schottky | Conmutación rápida, baja caída | Mezcladores RF, detectores |
| PIN | Resistencia variable con corriente | Atenuadores RF, conmutadores |
Tensión inversa máxima (PIV)
Máxima tensión en polarización inversa que soporta sin romperse. Superarla destruye el diodo.
Corriente de fuga
Pequeña corriente que circula en polarización inversa. Aumenta con la temperatura.
Caída de tensión directa
- Silicio: ~0.6-0.7V
- Germanio: ~0.2-0.3V
- Schottky: ~0.2-0.4V
- LED: 1.5-3.5V (según color)
2.6 Transistores
Transistores bipolares (BJT)
Tres terminales: Base (B), Colector (C), Emisor (E). Tipos NPN y PNP.
- Factor de amplificación (β o hFE)
- β = IC / IB
Relación entre corriente de colector y corriente de base. Típicamente 50-300.
Transistores de efecto campo (FET)
Tres terminales: Puerta (G), Drenador (D), Fuente (S). Controlados por tensión.
- JFET: Unión PN, normalmente ON
- MOSFET: Puerta aislada, alta impedancia de entrada
Configuraciones de transistores
| Configuración BJT | Configuración FET | Características |
|---|---|---|
| Emisor común | Fuente común | Alta ganancia de tensión y corriente. Inversión de fase. Uso general. |
| Base común | Puerta común | Baja impedancia entrada, alta impedancia salida. Estable en RF. |
| Colector común (seguidor de emisor) | Drenador común (seguidor de fuente) | Ganancia ≈1, alta impedancia entrada, baja impedancia salida. Buffer. |
Polarización
Establecer el punto de trabajo (punto Q) mediante resistencias de polarización para que el transistor opere en la zona activa.
2.7 Otros componentes
Válvulas termoiónicas
Dispositivos de vacío que controlan el flujo de electrones. Aún usadas en:
- Amplificadores de potencia RF de alta potencia
- Equipos de audio de alta fidelidad
- Tipos principales
-
Triodo: Cátodo, rejilla, ánodo. Amplificación.
Tetrodo: + rejilla pantalla. Mejor rendimiento RF.
Pentodo: + rejilla supresora. Menor capacidad interelectródica.
Circuitos integrados
Múltiples componentes (transistores, resistencias, condensadores) en un solo chip.
- Analógicos: Amplificadores operacionales, reguladores, mezcladores
- Digitales: Puertas lógicas, contadores, microprocesadores
- Mixtos: Conversores A/D y D/A, PLLs
Circuitos digitales - Generalidades
Trabajan con niveles discretos (0 y 1). Familias lógicas:
- TTL: 5V, rápidos, consumo medio
- CMOS: Amplio rango de tensiones, bajo consumo, sensibles a estática
- Puertas básicas
- AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR