Cómo funcionan los

componentes
electrónicos
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POR MILLIE RAINER
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Cómo funcionan los

componentes
electrónicos

Los aparatos electrónicos se han convertido en una parte integral de nuestras

vidas. Han hecho nuestras vidas más cómodas y convenientes. Desde la
aviación hasta las industrias médica y sanitaria, los dispositivos electrónicos
tienen una amplia gama de aplicaciones en el mundo moderno. De hecho, la
revolución electrónica y la revolución informática van de la mano.
La mayoría de los dispositivos tienen pequeños circuitos electrónicos que
pueden controlar máquinas y procesar información. En pocas palabras, los
circuitos electrónicos son la línea de vida de varios aparatos eléctricos. Esta
guía explica en detalle los componentes electrónicos comunes utilizados en
los circuitos electrónicos y cómo funcionan.
En este artículo proporcionaré una descripción general de los circuitos
electrónicos. Luego proporcionaré más información sobre 7 tipos diferentes de
componentes. Para cada tipo, discutiré la composición, cómo funciona y la
función y el significado del componente.

1. Condensador
2. Resistor
3. Diodo
4. Transistor
5. Inductor
6. Relé
7. Cristal de cuarzo

Descripción general del

circuito electrónico
Un circuito electrónico es una estructura que dirige y controla la corriente
eléctrica para realizar diversas funciones, incluida la amplificación de señales,
el cálculo y la transferencia de datos. Comprende varios componentes
diferentes, como resistencias, transistores, condensadores, inductores y
diodos. Se utilizan cables conductores o pistas para conectar los componentes
entre sí. Sin embargo, un circuito está completo solo si comienza y termina en
el mismo punto, formando un bucle.

Los elementos de un circuito

electrónico
La complejidad y el número de componentes en un circuito electrónico
pueden cambiar dependiendo de su aplicación. Sin embargo, el circuito más
simple consta de tres elementos, que incluyen un camino conductor, una
fuente de voltaje y una carga.
 
Elemento 1: Ruta de conducción
La corriente eléctrica fluye a través del camino conductor. Aunque los cables
de cobre se utilizan en circuitos simples, están siendo reemplazados
rápidamente por pistas conductoras. Las huellas conductoras no son más que
láminas de cobre laminadas sobre un sustrato no conductor. A menudo se
utilizan en circuitos pequeños y complejos, como las placas de circuito
impreso (PCB).
 
Elemento 2: Fuente de voltaje
La función principal de un circuito es permitir que la corriente eléctrica pase a
través de él de manera segura. Entonces, el primer elemento clave es la fuente
de voltaje. Es un dispositivo de dos terminales, como una batería, generadores
o sistemas de energía que proporcionan una diferencia de potencial (voltaje)
entre dos puntos en el circuito para que la corriente pueda fluir a través de él.
 
Elemento 3: Carga
Una carga es un elemento en el circuito que consume energía para realizar una
función particular. Una bombilla es la carga más simple. Sin embargo, los
circuitos complejos tienen diferentes cargas, como resistencias,
condensadores, transistores y transistores.

Datos del circuito electrónico

 
Dato 1: circuito abierto
Como se mencionó anteriormente, un circuito siempre debe formar un bucle
para permitir que la corriente fluya a través de él. Sin embargo, cuando se
trata de un circuito abierto, la corriente no puede fluir ya que uno o más
componentes se desconectan ya sea intencionalmente (usando un interruptor)
o accidentalmente (partes rotas). En otras palabras, cualquier circuito que no
forme un lazo es un circuito abierto.
 
Hecho 2: Circuito Cerrado
Un circuito cerrado es aquel que forma un bucle sin interrupciones. Por lo
tanto, es exactamente lo contrario de un circuito abierto. Sin embargo, un
circuito completo que no realiza ninguna función sigue siendo un circuito
cerrado. Por ejemplo, un circuito conectado a una batería agotada puede no
realizar ningún trabajo, pero sigue siendo un circuito cerrado.
 
Hecho 3: Cortocircuito
En caso de cortocircuito, se forma una conexión de baja resistencia entre dos
puntos de un circuito eléctrico. Como resultado, la corriente tiende a fluir a
través de esta conexión recién formada en lugar de seguir la ruta prevista. Por
ejemplo, si hay una conexión directa entre el terminal negativo y el positivo
de la batería, la corriente fluirá a través de él en lugar de pasar por el circuito.
Sin embargo, los cortocircuitos suelen provocar accidentes graves, ya que la
corriente puede fluir a niveles peligrosamente altos. Por lo tanto, un
cortocircuito puede dañar los equipos electrónicos, hacer que las baterías
exploten e incluso provocar un incendio en edificios comerciales y
residenciales.
 
Hecho 4: Placas de circuito impreso (PCB)
La mayoría de los aparatos electrónicos requieren circuitos electrónicos
complejos. Es por eso que los diseñadores tienen que colocar pequeños
componentes electrónicos en una placa de circuito. Se compone de una placa
de plástico con pistas de conexión de cobre en un lado y muchos orificios para
fijar los componentes. Cuando el diseño de una placa de circuito se imprime
químicamente en una placa de plástico, se denomina placa de circuito impreso
o PCB.
Figura 1:  Placa de circuito impreso. [ Fuente de la imagen ]
 
Hecho 5: Circuitos Integrados (CI)
Aunque los PCB pueden ofrecer muchas ventajas, la mayoría de los
instrumentos modernos, como computadoras y teléfonos móviles, requieren
circuitos complejos, con miles e incluso millones de componentes. Ahí es
donde entran los circuitos integrados. Son los diminutos circuitos electrónicos
que pueden caber dentro de un pequeño chip de silicio. Jack Kilby inventó el
primer circuito integrado en 1958 en Texas Instruments. El único propósito de
los circuitos integrados es aumentar la eficiencia de los dispositivos
electrónicos, al tiempo que reduce su tamaño y costo de fabricación. A lo
largo de los años, los circuitos integrados se han vuelto cada vez más
sofisticados a medida que la tecnología continúa evolucionando. Es por eso
que las computadoras personales, las computadoras portátiles, los teléfonos
móviles y otros productos electrónicos de consumo son cada día más baratos y
mejores.
Figura 2:  Circuitos Integrados. [ Fuente de la imagen ]

Componentes electrónicos
Gracias a la tecnología moderna, el proceso de construcción de circuitos
electrónicos se ha automatizado por completo, especialmente para la
construcción de circuitos integrados y PCB. El número y la disposición de los
componentes de un circuito pueden variar según su complejidad. Sin embargo,
está construido utilizando una pequeña cantidad de componentes estándar.
Los siguientes componentes se utilizan para construir circuitos electrónicos.
Componente 1: Condensador
Los condensadores se utilizan ampliamente para construir diferentes tipos de
circuitos electrónicos. Un condensador es un componente eléctrico pasivo de
dos terminales que puede almacenar energía en un campo eléctrico de forma
electrostática. En términos simples, funciona como una pequeña batería
recargable que almacena electricidad. Sin embargo, a diferencia de una
batería, puede cargarse y descargarse en una fracción de segundo.

Figura 3:  Condensadores [ Fuente de la imagen ]

Una composición
Los capacitores vienen en todas las formas y tamaños, pero generalmente
tienen los mismos componentes primarios. Hay dos conductores eléctricos o
placas separadas por un dieléctrico o aislante apilado entre ellos. Las placas
están compuestas de material conductor, como películas delgadas de metal o
papel de aluminio. Un dieléctrico, por otro lado, es un material no conductor
como el vidrio, la cerámica, la película de plástico, el aire, el papel o la
mica. Puede insertar las dos conexiones eléctricas que sobresalen de las placas
para fijar el condensador en un circuito.
 
B. ¿Cómo funciona?
Cuando aplica un voltaje sobre las dos placas o las conecta a una fuente, se
desarrolla un campo eléctrico a través del aislador, lo que hace que una placa
acumule carga positiva mientras que la carga negativa se acumula en la
otra. El capacitor continúa manteniendo su carga incluso si lo desconecta de la
fuente. En el momento en que lo conectas a una carga, la energía almacenada
fluirá desde el capacitor a la carga.
La capacitancia es la cantidad de energía almacenada en un capacitor. Cuanto
mayor sea la capacitancia, más energía puede almacenar. Puede aumentar la
capacitancia acercando las placas entre sí o aumentando su
tamaño. Alternativamente, también puede mejorar las cualidades de
aislamiento para aumentar la capacitancia.
 
C. Función y significado
Aunque los condensadores parecen baterías, pueden realizar diferentes tipos
de funciones en un circuito, como bloquear la corriente continua mientras
permiten que pase la corriente alterna o suavizar la salida de una fuente de
alimentación. También se utilizan en los sistemas de transmisión de energía
eléctrica para estabilizar el voltaje y el flujo de energía. Una de las funciones
más importantes de un condensador en los sistemas de CA es la corrección del
factor de potencia, sin la cual no se puede proporcionar una cantidad
suficiente de par de arranque a los motores monofásicos.
Aplicaciones de condensadores de filtros
Si está utilizando un microcontrolador en un circuito para ejecutar un
programa específico, no desea que su voltaje caiga, ya que eso reiniciará el
controlador. Es por eso que los diseñadores usan un condensador. Puede
suministrar al microcontrolador la potencia necesaria durante una fracción de
segundo para evitar un reinicio. En otras palabras, filtra el ruido de la línea
eléctrica y estabiliza la fuente de alimentación.
Aplicaciones de condensadores de retención
A diferencia de una batería, un capacitor libera su carga rápidamente. Es por
eso que se usa para proporcionar energía a un circuito por un corto
tiempo. Las baterías de su cámara cargan el capacitor conectado a la pistola de
flash. Cuando toma una fotografía con flash, el capacitor libera su carga en
una fracción de segundo para generar un destello de luz.
Aplicaciones de condensadores de temporizador
En un circuito resonante o dependiente del tiempo, los capacitores se usan
junto con una resistencia o un inductor como elemento de temporización. El
tiempo requerido para cargar y descargar un capacitor determina el
funcionamiento del circuito.

Componente 2: Resistencia
Una resistencia es un dispositivo eléctrico pasivo de dos terminales que resiste
el flujo de corriente. Es probablemente el elemento más simple de un circuito
electrónico. También es uno de los componentes más comunes ya que la
resistencia es un elemento inherente a casi todos los circuitos electrónicos. Por
lo general, están codificados por colores.
Figura 4:  Resistencias [ Fuente de la imagen ]
Una composición
Una resistencia no es un dispositivo elegante en absoluto porque la resistencia
es una propiedad natural que poseen casi todos los conductores. Entonces, un
capacitor consta de un alambre de cobre envuelto alrededor de un material
aislante, como una varilla de cerámica. El número de vueltas y la delgadez del
alambre de cobre son directamente proporcionales a la resistencia. Cuanto
mayor sea el número de vueltas y más delgado sea el cable, mayor será la
resistencia.
También puede encontrar resistencias hechas de un patrón en espiral de una
película de carbón. De ahí el nombre de resistencias de película de
carbono. Están diseñados para circuitos de baja potencia porque las
resistencias de película de carbón no son tan precisas como sus contrapartes
bobinadas. Sin embargo, son más baratos que las resistencias cableadas. Los
terminales de cable están unidos a ambos extremos. Como las resistencias son
ciegas a la polaridad en un circuito, la corriente puede fluir en cualquier
dirección. Por lo tanto, no hay necesidad de preocuparse por unirlos hacia
adelante o hacia atrás.
 
B. ¿Cómo funciona?
Una resistencia puede no parecer mucho. Uno puede pensar que no hace nada
más que consumir energía. Sin embargo, realiza una función vital: controlar el
voltaje y la corriente en su circuito. En otras palabras, las resistencias le dan
control sobre el diseño de su circuito.
Cuando la corriente eléctrica comienza a fluir a través de un cable, todos los
electrones comienzan a moverse en la misma dirección. Es como el agua que
fluye a través de una tubería. Menos cantidad de agua fluirá a través de una
tubería delgada porque hay menos espacio para su movimiento.
De manera similar, cuando la corriente pasa a través de un alambre delgado en
una resistencia, se vuelve progresivamente más difícil para los electrones
moverse a través de él. En resumen, la cantidad de electrones que fluyen a
través de una resistencia disminuye a medida que aumenta la longitud y el
grosor del cable.
 
C. Función y significado
Las resistencias tienen muchas aplicaciones, pero las tres más comunes son la
gestión del flujo de corriente, la división del voltaje y las redes de resistencias
y condensadores.
Limitación del flujo de corriente
Si no agrega resistencias a un circuito, la corriente fluirá a niveles
peligrosamente altos. Puede sobrecalentar otros componentes y posiblemente
dañarlos. Por ejemplo, si conecta un LED directamente a una batería, aún
funcionaría. Sin embargo, después de un tiempo, el LED se calentará como
una bola de fuego. Eventualmente se quemará ya que los LED son menos
tolerantes al calor.
Pero, si introduce una resistencia en el circuito, reducirá el flujo de corriente a
un nivel óptimo. Por lo tanto, puede mantener el LED encendido por más
tiempo sin sobrecalentarlo.
Voltaje divisorio
Las resistencias también se utilizan para reducir el voltaje al nivel deseado. A
veces, una parte particular de un circuito, como un microcontrolador, puede
necesitar un voltaje más bajo que el propio circuito. Aquí es donde entra una
resistencia.
Digamos que su circuito funciona con una batería de 12V. Sin embargo, el
microcontrolador solo necesita un suministro de 6V. Entonces, para dividir el
voltaje por la mitad, todo lo que tiene que hacer es colocar dos resistencias de
igual valor de resistencia en serie. El cable entre las dos resistencias habrá
reducido a la mitad el voltaje de su circuito donde se puede conectar el
microcontrolador. Usando las resistencias apropiadas, puede reducir el voltaje
dentro del circuito a cualquier nivel.
Redes de resistencias y condensadores
Los resistores también se usan en combinación con capacitores para construir
circuitos integrados que contienen conjuntos de resistores y capacitores en un
solo chip. También se conocen como filtros RC o redes RC. A menudo se
utilizan para suprimir la interferencia electromagnética (EMI) o la
interferencia de radiofrecuencia (RFI) en varios instrumentos, incluidos los
puertos de entrada/salida de computadoras y portátiles, redes de área local
(LAN) y redes de área amplia (WAN), entre otros. También se utilizan en
máquinas herramienta, interruptores, controladores de motores, equipos
automatizados, aparatos industriales, ascensores y escaleras mecánicas.

Componente 3: Diodo
Un diodo es un dispositivo de dos terminales que permite que la corriente
eléctrica fluya en una sola dirección. Por lo tanto, es el equivalente electrónico
de una válvula de retención o una calle de sentido único. Se usa comúnmente
para convertir una corriente alterna (CA) en una corriente continua (CC). Está
hecho de un material semiconductor (diodo semiconductor) o de un tubo de
vacío (diodo de tubo de vacío). Hoy en día, sin embargo, la mayoría de los
diodos están hechos de material semiconductor, particularmente de silicio.

Figura 5:  Diodo [ Fuente de la imagen ]

Una composición
Como se mencionó anteriormente, hay dos tipos de diodos: diodos de vacío y
diodos semiconductores. Un diodo de vacío consta de dos electrodos (cátodo y
ánodo) colocados dentro de un tubo de vidrio de vacío sellado. Un diodo
semiconductor comprende semiconductores de tipo p y tipo n. Por lo tanto, se
conoce como diodo de unión pn. Suele estar hecho de silicio, pero también se
puede usar germanio o selenio.
 
B. ¿Cómo funciona?
Diodo de vacío
Cuando el cátodo es calentado por un filamento, se forma en el vacío una
nube invisible de electrones, llamada carga espacial. Aunque los electrones se
emiten desde el cátodo, la carga espacial negativa los repele. Como los
electrones no pueden llegar al ánodo, no fluye corriente a través del
circuito. Sin embargo, cuando el ánodo se vuelve positivo, la carga espacial
desaparece. Como resultado, la corriente comienza a fluir desde el cátodo al
ánodo. Por lo tanto, la corriente eléctrica dentro del diodo fluye solo del
cátodo al ánodo y nunca del ánodo al cátodo.
Diodo de unión PN
Un diodo de unión pn comprende semiconductores de silicio de tipo p y tipo
n. El semiconductor de tipo p suele estar dopado con boro, lo que deja huecos
(carga positiva) en él. El semiconductor de tipo n, por otro lado, está dopado
con antimonio, lo que le agrega algunos electrones adicionales (carga
negativa). Entonces, la corriente eléctrica puede fluir a través de ambos
semiconductores.
Cuando junta bloques de tipo p y tipo n, los electrones adicionales del tipo n
se combinan con los huecos del tipo p, creando una zona de agotamiento sin
electrones ni huecos libres. En resumen, la corriente ya no puede pasar a
través del diodo.
Cuando conecta el terminal negativo de la batería al silicio tipo n y el terminal
positivo al tipo p (polarización directa), la corriente comienza a fluir a medida
que los electrones y los agujeros ahora pueden moverse a través de la
unión. Sin embargo, si invierte los terminales (polarización inversa), no fluye
corriente a través del diodo porque los huecos y los electrones se alejan unos
de otros, ampliando la zona de agotamiento. Entonces, al igual que un diodo
de vacío, un diodo de unión también puede permitir que la corriente pase en
una sola dirección.
 
C. Función y significado
Aunque los diodos son uno de los componentes más simples de un circuito
electrónico, tienen aplicaciones únicas en todas las industrias.
Conversión de CA a CC
La aplicación más común e importante de un diodo es la rectificación de
corriente alterna a corriente continua. Por lo general, se utiliza un rectificador
de media onda (diodo único) o de onda completa (cuatro diodos) para
convertir la alimentación de CA en alimentación de CC, especialmente en el
suministro de energía doméstico. Cuando pasa la fuente de alimentación de
CA a través de un diodo, solo la mitad de la forma de onda de CA pasa a
través de él. Como este pulso de voltaje se usa para cargar el capacitor,
produce corrientes de CC constantes y continuas sin ondas. También se
utilizan diferentes combinaciones de diodos y capacitores para construir
varios tipos de multiplicadores de voltaje para multiplicar un voltaje de CA
pequeño en salidas de CC altas.
Diodos de derivación
Los diodos de derivación se utilizan a menudo para proteger los paneles
solares. Cuando la corriente del resto de las celdas pasa a través de una celda
solar dañada o polvorienta, provoca un sobrecalentamiento. Como resultado,
la potencia de salida general disminuye, creando puntos calientes. Los diodos
se conectan en paralelo a las células solares para protegerlas de este problema
de sobrecalentamiento. Este arreglo simple limita el voltaje a través de la
celda solar defectuosa mientras permite que la corriente pase a través de las
celdas no dañadas al circuito externo.
Protección contra picos de voltaje
Cuando la fuente de alimentación se interrumpe repentinamente, produce un
alto voltaje en la mayoría de las cargas inductivas. Este pico de voltaje
inesperado puede dañar las cargas. Sin embargo, puede proteger equipos
costosos conectando un diodo a través de las cargas inductivas. Dependiendo
del tipo de seguridad, estos diodos se conocen por muchos nombres, incluidos
diodo amortiguador, diodo de retorno, diodo de supresión y diodo de rueda
libre, entre otros.
Demodulación de señal
También se utilizan en el proceso de modulación de la señal porque los diodos
pueden eliminar el elemento negativo de una señal de CA de manera
eficiente. El diodo rectifica la onda portadora, convirtiéndola en CC. La señal
de audio se recupera de la onda portadora, un proceso llamado modulación de
frecuencia de audio. Puede escuchar el audio después de un poco de filtrado y
amplificación. Por lo tanto, los diodos se encuentran comúnmente en las
radios para extraer la señal de la onda portadora.
Protección de corriente inversa
La inversión de las polaridades de un suministro de CC o la conexión
incorrecta de la batería pueden causar que fluya una cantidad considerable de
corriente a través de un circuito. Tal conexión inversa puede dañar la carga
conectada. Es por eso que un diodo de protección está conectado en serie con
el lado positivo del terminal de la batería. El diodo se polariza directamente en
el caso de la polaridad correcta y la corriente fluye a través del circuito. Sin
embargo, en el caso de una conexión incorrecta, se polariza inversamente y
bloquea la corriente. Por lo tanto, puede proteger su equipo de posibles daños.

Componente 4: Transistor
Uno de los componentes más cruciales de un circuito electrónico,
los transistores han revolucionado el campo de la electrónica. Estos diminutos
dispositivos semiconductores con tres terminales existen desde hace más de
cinco décadas. A menudo se utilizan como amplificadores y dispositivos de
conmutación. Puede pensar en ellos como relés sin partes móviles porque
pueden "encender" o "apagar" algo sin ningún movimiento.

Figura 6:  Transistores [ Fuente de la imagen ]

Una composición
Al principio, el germanio se utilizó para construir transistores que eran
extremadamente sensibles a la temperatura. Hoy, sin embargo, están hechos
de silicio, un material semiconductor que se encuentra en la arena porque los
transistores de silicio son mucho más tolerantes a la temperatura y más baratos
de fabricar. Hay dos tipos diferentes de transistores de unión bipolar (BJT),
NPN y PNP. Cada transistor tiene tres pines llamados Base (b), colector (c) y
emisor (e). NPN y PNP se refieren a las capas de material semiconductor
utilizadas para fabricar el transistor.
 
B. ¿Cómo funciona?
Cuando intercalas una losa de silicio de tipo p entre dos barras de tipo n,
obtienes un transistor NPN. El emisor está conectado a un tipo n, mientras que
el colector está conectado al otro. La base está unida al tipo p. Los agujeros
excedentes en el silicio tipo p actúan como barreras, bloqueando el flujo de
corriente. Sin embargo, si aplica un voltaje positivo a la base y al colector y
carga negativamente el emisor, los electrones comienzan a fluir desde el
emisor al colector.
La disposición y el número de bloques tipo p y tipo n permanecen invertidos
en un transistor PNP. En este tipo de transistor, un tipo n está intercalado entre
dos bloques de tipo p. Como la asignación de voltaje es diferente, un transistor
PNP funciona de manera diferente. Un transistor NPN requiere un voltaje
positivo en la base, mientras que un PNP requiere un voltaje negativo. En
resumen, la corriente debe fluir lejos de la base para encender un transistor
PNP.
 
C. Función y significado
Los transistores funcionan como interruptores y amplificadores en la mayoría
de los circuitos electrónicos. Los diseñadores a menudo usan un transistor
como interruptor porque, a diferencia de un interruptor simple, puede
convertir una pequeña corriente en una mucho más grande. Aunque puede
usar un interruptor simple en un circuito ordinario, un circuito avanzado puede
necesitar cantidades variables de corriente en diferentes etapas.
Transistores en audífonos
Una de las aplicaciones más conocidas de los transistores es el audífono. Por
lo general, un pequeño micrófono en el audífono capta las ondas de sonido y
las convierte en pulsos o corrientes eléctricas fluctuantes. Cuando estas
corrientes pasan a través de un transistor, se amplifican. Los pulsos
amplificados luego pasan a través de un altavoz, convirtiéndolos nuevamente
en ondas de sonido. Por lo tanto, puede escuchar una versión sustancialmente
más alta del ruido ambiental.
Transistores en computadoras y calculadoras
Todos sabemos que las computadoras almacenan y procesan información
utilizando el lenguaje binario de "cero" y "uno". Sin embargo, la mayoría de la
gente no sabe que los transistores juegan un papel fundamental en la creación
de algo llamado puertas lógicas, que son la columna vertebral de los
programas informáticos. Los transistores a menudo se conectan con puertas
lógicas para construir una pieza única de un arreglo llamado flip-flop. En este
sistema, el transistor permanece 'encendido' incluso si elimina la corriente de
base. Ahora se enciende o se apaga cada vez que pasa nueva corriente a través
de él. Por lo tanto, un transistor puede almacenar un cero cuando está apagado
o un uno cuando está encendido, que es el principio de funcionamiento de las
computadoras.
Transistores Darlington
Un transistor Darlington está hecho de dos transistores de unión polar PNP o
NPN colocados juntos. Lleva el nombre de su inventor Sidney Darlington. El
único propósito de un transistor Darlington es entregar una alta ganancia de
corriente a partir de una corriente de base baja. Puede encontrar estos
transistores en instrumentos que requieren una alta ganancia de corriente a
baja frecuencia, como reguladores de potencia, controladores de pantalla,
controladores de motor, sensores táctiles y de luz, sistemas de alarma y
amplificadores de audio.
Transistores IGBT y MOSFET
Los transistores bipolares de puerta aislada (IGBT) se usan a menudo como
amplificadores e interruptores en varios instrumentos, incluidos automóviles
eléctricos, trenes, refrigeradores, acondicionadores de aire e incluso sistemas
estéreo. Por otro lado, los transistores de efecto de campo de semiconductores
de óxido de metal (MOSFET) se usan comúnmente en circuitos integrados
para controlar los niveles de potencia de un dispositivo o para almacenar
datos.
Componente 5: Inductor
Un inductor , también conocido como reactor, es un componente pasivo de un
circuito que tiene dos terminales. Este dispositivo almacena energía en su
campo magnético, devolviéndola al circuito cuando se requiere. Se descubrió
que cuando dos inductores se colocan uno al lado del otro sin tocarse, el
campo magnético creado por el primer inductor afecta al segundo
inductor. Fue un avance crucial que condujo a la invención de los primeros
transformadores.

Figura 7:  Inductores [ Fuente de la imagen ]

Una composición
Es probablemente el componente más simple, que comprende solo una bobina
de alambre de cobre. La inductancia es directamente proporcional al número
de vueltas en la bobina. A veces, sin embargo, la bobina se enrolla alrededor
de un material ferromagnético como hierro, hierro laminado y hierro en polvo
para aumentar la inductancia. La forma de este núcleo también puede
aumentar la inductancia. Los núcleos toroidales (en forma de rosquilla)
proporcionan una mejor inductancia en comparación con los núcleos
solenoidales (en forma de varilla) para el mismo número de
vueltas. Desafortunadamente, es difícil unir inductores en un circuito
integrado, por lo que generalmente se reemplazan por resistencias.
 
B. ¿Cómo funciona?
Cada vez que la corriente pasa a través de un cable, crea un campo
magnético. Sin embargo, la forma única del inductor conduce a la creación de
un campo magnético mucho más fuerte. Este poderoso campo magnético, a su
vez, resiste la corriente alterna, pero permite que la corriente continua fluya a
través de él. Este campo magnético también almacena energía.
Tome un circuito simple que comprenda una batería, un interruptor y una
bombilla. La bombilla brillará intensamente en el momento en que encienda el
interruptor. Agregue un inductor a este circuito. Tan pronto como enciende el
interruptor, la bombilla cambia de brillante a tenue. Por otro lado, cuando el
interruptor está apagado, se vuelve muy brillante, solo por una fracción de
segundo antes de apagarse por completo.
A medida que enciende el interruptor, el inductor comienza a usar la
electricidad para crear un campo magnético, bloqueando temporalmente el
flujo de corriente. Pero, solo la corriente continua pasa a través del inductor
tan pronto como se completa el campo magnético. Es por eso que la bombilla
cambia de brillante a tenue. Durante todo este tiempo, el inductor almacena
algo de energía eléctrica en forma de campo magnético. Entonces, cuando
apaga el interruptor, el campo magnético mantiene constante la corriente en la
bobina. Por lo tanto, la bombilla brilla intensamente durante un tiempo antes
de apagarse.
 
C. Función y significado
Aunque los inductores son útiles, es difícil incorporarlos a los circuitos
electrónicos debido a su tamaño. Como son más voluminosos en comparación
con otros componentes, añaden mucho peso y ocupan mucho espacio. Por lo
tanto, generalmente se reemplazan por resistencias en los circuitos integrados
(CI). Aún así, los inductores tienen una amplia gama de aplicaciones
industriales.
Filtros en Circuitos Sintonizados
Una de las aplicaciones más comunes de los inductores es seleccionar la
frecuencia deseada en circuitos sintonizados. Se utilizan mucho con
condensadores y resistencias, ya sea en paralelo o en serie, para crear
filtros. La impedancia de un inductor aumenta a medida que aumenta la
frecuencia de la señal. Por lo tanto, un inductor independiente solo puede
actuar como un filtro de paso bajo. Sin embargo, cuando lo combina con un
capacitor, puede crear un filtro con muescas porque la impedancia de un
capacitor disminuye a medida que aumenta la frecuencia de la señal. Por lo
tanto, puede usar diferentes combinaciones de capacitores, inductores y
resistencias para crear varios tipos de filtros. Se encuentran en la mayoría de
los aparatos electrónicos, incluidos televisores, computadoras de escritorio y
radios.
Inductores como estranguladores
Si una corriente alterna fluye a través de un inductor, crea un flujo de
corriente opuesto. Por lo tanto, puede convertir un suministro de CA en
CC. En otras palabras, estrangula el suministro de CA pero permite que la CC
pase a través de él, de ahí el nombre 'estrangulador'. Por lo general, se
encuentran en circuitos de suministro de energía que necesitan convertir el
suministro de CA en suministro de CC.
Cuentas de ferrita
Se utiliza una perla de ferrita o un estrangulador de ferrita para suprimir el
ruido de alta frecuencia en los circuitos electrónicos. Algunos de los usos
comunes de las perlas de ferrita incluyen cables de computadora, cables de
televisión y cables de carga móviles. Estos cables pueden, a veces, actuar
como antenas, enredándose con la salida de audio y video de su televisor y
computadora. Por lo tanto, los inductores se utilizan en perlas de ferrita para
reducir la interferencia de radiofrecuencia.
Inductores en sensores de proximidad
La mayoría de los sensores de proximidad funcionan según el principio de la
inductancia. Un sensor de proximidad inductivo consta de cuatro partes que
incluyen un inductor o bobina, un oscilador, un circuito de detección y un
circuito de salida. El oscilador genera un campo magnético fluctuante. Cada
vez que un objeto se acerca a este campo magnético, las corrientes de
Foucault comienzan a acumularse, lo que reduce el campo magnético del
sensor.
El circuito de detección determina la potencia del sensor, mientras que el
circuito de salida activa la respuesta adecuada. Los sensores de proximidad
inductivos, también llamados sensores sin contacto, son apreciados por su
confiabilidad. Se utilizan en los semáforos para detectar la densidad del tráfico
y también como sensores de estacionamiento en automóviles y camiones.
Motores de inducción
Un motor de inducción es probablemente el ejemplo más común de la
aplicación de inductores. Por lo general, en un motor de inducción, los
inductores se colocan en una posición fija. En otras palabras, no se les permite
alinearse con el campo magnético cercano. Se utiliza una fuente de
alimentación de CA para crear un campo magnético giratorio que luego gira el
eje. La entrada de energía controla la velocidad de rotación. Por lo tanto, los
motores de inducción se utilizan a menudo en aplicaciones de velocidad
fija. Los motores de inducción son muy fiables y robustos porque no hay
contacto directo entre el motor y el rotor.
Transformadores
Como se mencionó anteriormente, el descubrimiento de los inductores
condujo a la invención de los transformadores , uno de los componentes
fundamentales de los sistemas de transmisión de energía. Puede crear un
transformador combinando los inductores de un campo magnético
compartido. Por lo general, se utilizan para aumentar o disminuir los voltajes
de las líneas eléctricas al nivel deseado.
Almacen de energia
Al igual que un condensador, un inductor también puede almacenar
energía. Sin embargo, a diferencia de un capacitor, puede almacenar energía
por un tiempo limitado. Como la energía se almacena en un campo magnético,
colapsa tan pronto como se retira la fuente de alimentación. Aún así, los
inductores funcionan como un dispositivo de almacenamiento de energía
confiable en fuentes de alimentación conmutadas, como las computadoras de
escritorio.

Componente 6: Relé
Un relé es un interruptor electromagnético que puede abrir y cerrar circuitos
electromecánicamente o electrónicamente. Necesita una corriente
relativamente pequeña para operar un relé. Por lo general, se utilizan para
regular corrientes bajas en un circuito de control. Sin embargo, también puede
usar relés para controlar corrientes eléctricas altas. Un relé es el equivalente
eléctrico de una palanca. Puede encenderlo con una corriente pequeña para
encender (o aprovechar) otro circuito usando una corriente grande. Los relés
son relés electromecánicos o relés de estado sólido.
Figura 8:  Relés [ Fuente de la imagen ]
Una composición
Un relé electromecánico (EMR) consta de un marco, una bobina, una
armadura, un resorte y contactos. El marco soporta varias partes del relé. La
armadura es la parte móvil de un interruptor de relé. Una bobina
(principalmente alambre de cobre), enrollada alrededor de una barra de metal
genera un campo magnético que mueve la armadura. Los contactos son las
partes conductoras que abren y cierran el circuito.
Un relé de estado sólido (SSR) consta de un circuito de entrada, un circuito de
control y un circuito de salida. El circuito de entrada es el equivalente a una
bobina en un relé electromecánico. El circuito de control actúa como un
dispositivo de acoplamiento entre los circuitos de entrada y salida, mientras
que el circuito de salida realiza la misma función que los contactos en un
EMR. Los relés de estado sólido son cada vez más populares, ya que son más
baratos, rápidos y fiables en comparación con los relés electromecánicos.
 
B. ¿Cómo funciona?
Ya sea que esté utilizando un relé electromecánico o un relé de estado sólido,
es un relé normalmente cerrado (NC) o normalmente abierto (NO). En caso de
un relé NC, los contactos permanecen cerrados cuando no hay
alimentación. Sin embargo, en un relé NA, los contactos permanecen abiertos
cuando no hay alimentación. En resumen, siempre que la corriente fluya a
través de un relé, los contactos se abrirán o se cerrarán.
En un EMR, la fuente de alimentación energiza la bobina del relé, creando un
campo magnético. La bobina magnética atrae una placa ferrosa montada en la
armadura. Cuando la corriente se detiene, la armadura se libera a su posición
de reposo por la acción del resorte. Un EMR también puede tener contactos
únicos o múltiples dentro de un solo paquete. Si un circuito usa solo un
contacto, se llama circuito de interrupción única (SB). Un circuito de doble
ruptura (DB), por otro lado, viene con contactos de remolque. Por lo general,
los relés de ruptura simple se usan para controlar dispositivos de baja
potencia, como lámparas indicadoras, mientras que los contactos de ruptura
doble se usan para regular dispositivos de alta potencia, como solenoides.
Cuando se trata de operar un SSR, debe aplicar un voltaje más alto que el
voltaje de activación especificado del relé para activar el circuito de
entrada. Debe aplicar un voltaje menor que el voltaje de caída mínimo
estipulado del relé para desactivar el circuito de entrada. El circuito de control
transfiere la señal del circuito de entrada al circuito de salida. El circuito de
salida enciende la carga o realiza la acción deseada.
 
C. Función y significado
Como pueden controlar un circuito de alta corriente mediante una señal de
baja corriente, la mayoría de los procesos de control utilizan relés como
dispositivos primarios de protección y conmutación. También pueden detectar
fallas e irregularidades que ocurren en los sistemas de distribución de
energía. Las aplicaciones típicas incluyen telecomunicaciones, automóviles,
sistemas de control de tráfico, electrodomésticos y computadoras, entre otros.
Relés de protección
Los relés de protección se utilizan para disparar o aislar un circuito si se
detecta alguna irregularidad. A veces, también pueden activar alarmas cuando
se detecta una falla. Los tipos de relés de protección dependen de su
función. Por ejemplo, un relé de sobrecorriente está diseñado para identificar
la corriente que excede un valor predeterminado. Cuando se detecta tal
corriente, el relé opera disparando un disyuntor para proteger el equipo de
posibles daños.
Un relé de distancia o relé de impedancia, por otro lado, puede detectar
anormalidades en la relación de corriente y voltaje en lugar de monitorear su
magnitud de forma independiente. Entra en acción cuando la relación V/I cae
por debajo de un valor predeterminado. Por lo general, los relés de protección
se utilizan para proteger equipos como motores, generadores y
transformadores, etc.
Relé de reconexión automática
Un relé de reconexión automática está diseñado para provocar múltiples
reenganches de un interruptor automático que ya ha sido disparado por un relé
de protección. Por ejemplo, cuando hay una caída repentina de voltaje, el
circuito eléctrico de su hogar puede experimentar varios cortes de energía
breves. Estos cortes ocurren porque un relé de reconexión está tratando de
encender el relé de protección automáticamente. Si tiene éxito, se restablecerá
la fuente de alimentación. Si no, habrá un apagón completo.
Relés Térmicos
El efecto térmico de la energía eléctrica es el principio de funcionamiento de
un relé térmico. En resumen, puede detectar el aumento de la temperatura
ambiente y encender o apagar un circuito en consecuencia. Consiste en una
tira bimetálica que se calienta si la atraviesa una sobrecorriente. La tira
calentada se dobla y cierra el contacto No, disparando el disyuntor. La
aplicación más común del relé térmico es la protección de sobrecarga del
motor eléctrico.

Componente 7. Cristal de cuarzo

Los cristales de cuarzo tienen varias aplicaciones en la industria
electrónica. Sin embargo, se utilizan principalmente como resonadores en
circuitos electrónicos. El cuarzo es una forma natural de silicio. Sin embargo,
ahora se produce sintéticamente para satisfacer la creciente demanda. Exhibe
el efecto piezoeléctrico. Si aplica presión física en un lado, las vibraciones
resultantes generan un voltaje de CA a través del cristal. Los resonadores de
cristal de cuarzo están disponibles en muchos tamaños según las aplicaciones
requeridas.

Figura 9:  Cristal de cuarzo [ Fuente de la imagen ]

Una composición
Como se mencionó anteriormente, los cristales de cuarzo se fabrican
sintéticamente o se producen de forma natural. A menudo se usan para hacer
osciladores de cristal para crear una señal eléctrica con una frecuencia
precisa. Por lo general, la forma de los cristales de cuarzo es hexagonal con
pirámides en los extremos. Sin embargo, a efectos prácticos, se cortan en losas
rectangulares. Los tipos más comunes de formatos de corte incluyen corte X,
corte Y y corte AT. Esta losa se coloca entre dos placas metálicas llamadas
placas de sujeción. La forma exterior de un cristal de cuarzo o un oscilador de
cristal puede ser cilíndrica, rectangular o cuadrada.
 
B. ¿Cómo funciona?
Si aplica un voltaje alterno a un cristal, provoca vibraciones mecánicas. El
corte y el tamaño del cristal de cuarzo determinan la frecuencia de resonancia
de estas vibraciones u oscilaciones. Por lo tanto, genera una señal
constante. Los osciladores de cuarzo son baratos y fáciles de fabricar
sintéticamente. Están disponibles en el rango de unos pocos KHz a unos pocos
MHz. Al tener un mayor factor de calidad o factor Q, los osciladores de cristal
son notablemente estables con respecto al tiempo y la temperatura.
 
C. Función y significado
El factor Q excepcionalmente alto le permite utilizar cristales de cuarzo y el
elemento resonante en osciladores, así como filtros en circuitos
electrónicos. Puede encontrar este componente altamente confiable en
aplicaciones de radiofrecuencia, como circuitos de reloj oscilador en placas de
microprocesador y también como elemento de sincronización en relojes
digitales.
Relojes de cuarzo
El problema con los relojes de muelles helicoidales tradicionales es que hay
que seguir dando cuerda a la bobina periódicamente. Los relojes de péndulo,
por otro lado, dependen de la fuerza de la gravedad. Por lo tanto, dan la hora
de manera diferente a diferentes niveles del mar y altitudes debido a los
cambios en la fuerza gravitatoria. Sin embargo, el rendimiento de los relojes
de cuarzo no se ve afectado por ninguno de estos factores. Los relojes de
cuarzo funcionan con pilas. Por lo general, un diminuto cristal de cuarzo
regula los engranajes que controlan las manecillas de segundos, minutos y
horas. Como los relojes de cuarzo consumen muy poca energía, la batería
suele durar más.
filtros
También puede usar cristales de cuarzo en un circuito electrónico como
filtros. A menudo se utilizan para filtrar señales no deseadas en radios y
microcontroladores. La mayoría de los filtros básicos consisten en un solo
cristal de cuarzo. Sin embargo, los filtros avanzados pueden comprender más
de un cristal para cumplir con los requisitos de rendimiento. Estos filtros de
cristal de cuarzo son muy superiores a los fabricados con componentes LC.

Conclusión
Desde comunicarse con sus seres queridos que viven en todos los continentes
hasta preparar una taza de café caliente, los dispositivos electrónicos tocan
casi todos los aspectos de nuestras vidas. Sin embargo, ¿qué hace que estos
dispositivos electrónicos terminen tareas aparentemente lentas en solo unos
minutos? Los pequeños circuitos electrónicos son la base de todos los equipos
electrónicos. Leer sobre los diversos componentes de un circuito electrónico
te ayudará a comprender su función y significado. Comparta sus sugerencias y
puntos de vista sobre esto en la sección de comentarios a continuación.
// Este artículo fue publicado originalmente en ICRFQ .
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Millie Rainer
Millie Rainer está asociada con Rantle East Electronic Trading Co. Limited y es editora

allí. Tiene una maestría en electricidad...

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