Los circuitos electrónicos constan de componentes electrónicos interconectados. Estos ponentes se clasifican
en dos categorías: activos o pasivos. Entre los pasivos se incluyen las resistencias, los condensadores y
las bobinas. Los considerados activos incluyen las baterías (o pilas), los generadores, los tubos de vacío
y los transistores.
Tubos de vacío
Un tubo de vacío consiste en una cápsula de vidrio de la que se ha extraído el aire, y que lleva en su
interior varios electrodos metálicos. Un tubo sencillo de dos elementos (diodo) está formado por un cátodo
y un ánodo, este último conectado al terminal positivo de una fuente de alimentación. El cátodo (un pequeño
tubo metálico que se calienta mediante un filamento) libera electrones que migran hacia él (un cilindro
metálico en torno al cátodo, también llamado placa). Si se aplica una tensión alterna al ánodo, los electrones
sólo fluirán hacia el ánodo durante el semiciclo positivo; durante el ciclo negativo de la tensión alterna,
el ánodo repele los electrones, impidiendo que cualquier corriente pase a través del tubo. Los diodos
conectados de tal manera que sólo permiten los semiciclos positivos de una corriente alterna (CA) se denominan
tubos rectificadores y se emplean en la conversión de corriente alterna a corriente continua (CC) .Al insertar
una rejilla, formada por un hilo metálico en espiral, entre el cátodo y el ánodo, y aplicando una tensión
negativa a dicha rejilla, es posible controlar el flujo de electrones. Si la rejilla es negativa, los
repele y sólo una pequeña fracción de los electrones emitidos por el cátodo pueden llegar al ánodo. Este
tipo de tubo, denominado triodo, puede utilizarse como amplificador. Las pequeñas variaciones de la tensión
que se producen en la rejilla, como las generadas por una señal de radio o de sonido, pueden provocar grandes
variaciones en el flujo de electrones desde el cátodo hacia el ánodo y, en consecuencia, en el sistema de
circuitos conectado al ánodo.
Transistores
Los transistores se componen de semiconductores. Se trata de materiales, como el silicio o el germanio,
dopados (s decir, se les han incrustado pequeñas cantidades de materias extrañas con reacciones químicas),
de manera que se produce una abundancia o unacarencia de electrones libres. En el primer caso, se dice que
el semiconductor es del tipo n, y en el segundo que es del tipo p.Combinando materiales del tipo n y del
tipo p puede producirse un diodo. Cuando éste se conecta a una batería de manera tal que el material tipo
p es positivo y el material tipo n es negativo, los electrones son repelidos desde el terminal negativo de
la batería y pasan, sin ningún obstáculo, a la región p, que carece de electrones. Con la batería invertida,
los electrones que llegan al material p pueden pasar sólo con muchas dificultades hacia el material n, que
ya está lleno de electrones libres, en cuyo caso la corriente es casi cero.
El transistor bipolar fue inventado en 1948 para sustituir al tubo de vacío triodo. Está formado por tres
capas de material dopado, que forman dos uniones pn (bipolares) con configuraciones pnp o npn. Una unión
está conectada a la batería para permitir el flujo de corriente (polarización negativa frontal, o
polarización directa), y la otra está conectada a una batería en sentido contrario (polarización inversa).
Si se varía la corriente en la unión de polarización directa mediante la adición de una señal, la corriente
de la unión de polarización inversa del transistor variará en consecuencia. El principio puede utilizarse
para construir amplificadores en los que una pequeña señal aplicada a la unión de polarización directa
provocará un gran cambio en la corriente de la unión de polarización inversa.
Otro tipo de transistor es el de efecto de campo (FET, acrónimo inglés de Field-Effect Transistor), que
funciona sobre la base del principio de repulsión o de atracción de cargas debido a la superposición de
un campo eléctrico. La amplificación de la corriente se consigue de manera similar al empleado en el control
de rejilla de un tubo de vacío. Los transistores de efecto de campo funcionan de forma más eficaz que los
bipolares, ya que es posible controlar una señal grande con una cantidad de energía muy pequeña.
Circuitos integrados
La mayoría de los circuitos integrados son pequeños trozos, o chips, de silicio, de entre 2 y 4 mm2, sobre
los que se fabrican los transistores. La fotolitografía permite al diseñador crear centenares de miles de
transistores en un solo chip situando de forma adecuada las numerosas regiones tipo n y p. Durante la
fabricación, estas regiones son interconectadas mediante conductores minúsculos, a fin de producir circuitos
especializados complejos. Estos circuitos integrados son llamados monolíticos por estar fabricados sobre
un único cristal de silicio. Los chips requieren mucho menos espacio y potencia, y su fabricación es más
barata que la de un circuito equivalente compuesto por transistores individuales.
Resistencias
Al conectar una batería a un material conductor, una determinada cantidad de corriente fluirá a través
de dicho material. Esta corriente depende de la tensión de la batería, de las dimensiones de la muestra y
de la conductividad del propio material. Las resistencia se emplean para controlar la corriente en los
circuitos electrónicos. Se elaboran con mezclas de carbono, láminas metálicas o hilo de resistencia, y
disponen de dos cables de conexión. A las resistencias variables se le llaman reóstatos o potenciometros,
con un brazo de contacto deslizante y ajustable, suelen utilizarse para controlar el volumen de radios y
televisiones.
Condensadores
Los condensadores están formados por dos placas metálicas separadas por un material aislante. Si se conecta
una batería a ambas placas, durante un breve tiempo fluirá una corriente eléctrica que se acumulará en cada
una de ellas.
Si se desconecta la batería, el condensador conserva la carga y la tensión asociada a la misma.
Las tensiones rápidamente cambiantes, como las provocadas por una señal de sonido o de radio, generan mayores
flujos de corriente hacia y desde las placas; entonces, el condensador actúa como conductor de la corriente
alterna. Este efecto puede utilizarse, por ejemplo, para separar una señal de sonido o de radio de una
corriente continua, a fin de conectar la salida de una fase de amplificación a la entrada de la siguiente.
Bobinas
Las bobinas (también llamadas inductores) consisten en un hilo conductor enrollado. Al pasar una corriente
a través de la bobina, alrededor de la misma se crea un campo magnético que tiende a oponerse a los cambios
bruscos de la intensidad de la corriente. Al igual que un condensador, una bobina puede utilizarse para
diferenciar entre señales rápida y lentamente cambiantes (altas y bajas frecuencias). Al utilizar una bobina
conjuntamente con un condensador, la tensión de la bobina alcanza un valor máximo a una frecuencia específica
que depende de la capacitancia y de la inductancia. Este principio se emplea en los receptores de radio al
seleccionar una frecuencia específica mediante un condensador variable.
Dispositivos de detección y transductores
La medición de magnitudes mecánicas, térmicas, eléctricas y químicas se realiza empleando dispositivos
denominados sensores y transductores. El sensor es sensible a los cambios de la magnitud a medir, como una
temperatura, una posición o una concentración química. El transductor convierte estas mediciones en señales
eléctricas, que pueden alimentar a instrumentos de lectura, registro o control de las magnitudes medidas.
Los sensores y transductores pueden funcionar en ubicaciones alejadas del observador, así como en entornos
inadecuados o impracticables para los seres humanos.
Algunos dispositivos actúan de forma simultánea como sensor y transductor. Un termopar consta de dos uniones
de diferentes metales que generan una pequeña tensión que depende del diferencial término entre las uniones.
El termistor es una resistencia especial, cuyo valor de resistencia varía según la temperatura. Un reóstato
variable puede convertir el movimiento mecánico en señal eléctrica. Para medir distancias se emplean
condensadores de diseño especial, y para detectar la luz se utilizan fotocélulas. Para medir velocidades,
aceleración o flujos de líquidos se recurre a otro tipo de dispositivos. En la mayoría de los casos, la
señal eléctrica es débil y debe ser amplificada por un circuito electrónico.
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