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Tutorial de Componentes Electrónicos

Introducción

En Electrónica vamos a usar una serie de componentes o elementos que van a formar los circuitos y conviene saber identificarlos correctamente:

  • resistencias
  • condensadores
  • transistores
  • diodos
  • bobinas
  • interruptores
  • fusibles
  • lámparas
  • ...etc.

Vamos a describir los componentes más usados y además vamos a incluir algunas imágenes para conocerlos de vista.

Aprenderemos a determinar algunas características determinantes que nos ayudarán a elegir los componentes cuando diseñemos nuestros circuitos y/o cuando vamos al comercio a comprarlos.

 

Las Resistencias

Las resistencias son unos elementos eléctricos cuya misión es difultar el paso de la corriente eléctrica a traves de ellas. Su característica principal es su resistencia óhmica aunque tienen otra no menos importante que es la potencia máxima que pueden disipar. Ésta última depende principalmente de la construcción física del elemento.

La resistencia óhmica de una resistencia se mide en ohmios, valgan las redundancias. Se suele utilizar esa misma unidad, así como dos de sus múltiplos: el Kilo-Ohmio (1KΩ) y el Mega-Ohmio (1MΩ=106Ω).

El valor resistivo puede ser fijo o variable. En el primer caso hablamos de resistencias comunes o fijas y en el segundo de resistencias variables, ajustables, potenciómetros y reóstatos. No centraremos en el primer tipo, las fijas.

Las resistencias fijas pueden clasificarse en dos grupos, de acuerdo con el material con el que están constituidas: "resistencias de hilo", sólamente para disipaciones superiores a 2 W, y "resistencias químicas" para, en general, potencias inferiores a 2 W.

 

Resistencias de hilo o bobinadas

Generalmente están constituidas por un soporte de material aisalante y resistente a la temperatura (cerámica, esteatita, mica, etc.) alrededor del cual hay la resistencia propiamente dicha, constituida por un hilo cuya sección y resistividad depende de la potencia y de la resistencia deseadas.

En los extremos del soporte hay fijados dos anillos metálicos sujetos con un tornillo o remache cuya misión, además de fijar en él el hilo de resistencia, consiste en permitir la conexión de la resistencia mediante soldadura. Por lo general, una vez construidas, se recubren de un barniz especial que se somete a un proceso de vitrificación a alta temperatura con el objeto de proteger el hilo y evitar que las diveras espiras hagan contacto entre sí. Sobre este barniz suelen marcarse con serigrafía los valores en ohmios y en vatios, tal como se observa en esta figura. En ella vemos una resistencia de 250 &Omega, que puede disipar una potencia máxima de 10 vatios.

Resistencia bobinada

Aquí vemos el aspecto exterior y estructura constructiva de las resistencias de alta disipación (gran potencia). Pueden soportar corrientes relativamente elevadas y están protegidas con una capa de esmalte.

  1. hilo de conexión
  2. soporte cerámico
  3. arrollamiento
  4. recubrimiento de esmalte.

Aquí vemos otros tipos de resistencias bobinadas, de diferentes tamaños y potencias, con su valor impreso en el cuerpo.

La de la izquierda es de 24 Ω, 5% (inscripción: 24R 5%)
La más pequeña es de 10 Ω, aunque no se aprecia su inscripción en la foto.

Varias resistencias bobinadas

 

Resistencias químicas

Las resistencias de hilo de valor óhmico elevado necesitarían una cantidad de hilo tan grande que en la práctica resultarían muy voluminosas. Las resistencias de este tipo se realizan de forma más sencilla y económica emplenado, en lugar de hilo, carbón pulverizado mezclado con sustancias aglomerantes.

La relación entre la cantidad de carbón y la sustancia aglomerante determina la resistividad por centímetro, por lo que es posible fabricar resistencias de diversoso valores. Existen tipos de carbón aglomerado, de película de carbón y de película metálica. Normalmente están constituidas por un soporte cilíndrico aislante (de porcelana u otro material análogo) sobre el cual se deposita una capa de material resistivo.

En las resistencias, además del valor óhmico que se expresa mediante un código de colores, hay una contraseña que determina la precisión de su valor (aproximación), o sea la tolerancia anunciada por el fabricante. Esta contraseña está constituida por un anillo pintado situado en uno de los extremos del cuerpo.

En la imagen de arriba vemos resistencias de película de carbón de diferentes potencias (y tamaños) comparadas con una moneda.

De izquierda a derecha, las potencias son de 1/8, ¼, ½, 1 y 2 W, respectivamente. En ellas se observan las diferentes bandas de color que representan su valor óhmico.

Aquí abajo vemos unos ejemplos de resistencias de película de carbón y de película metálica, donde se muestra su aspecto constructivo y su aspecto exterior:

 

Interpretación del código de colores en las resistencias

Las resistencias llevan grabadas sobre su cuerpo unas bandas de color que nos permiten identificar el valor óhmico que éstas poseen. Esto es cierto para resistencias de potencia pequeña (menor de 2 W.), ya que las de potencia mayor generalmente llevan su valor impreso con números sobre su cuerpo, tal como hemos visto antes.

Interpretación del código de colores

En la resistencia de la izquierda vemos el método de codificación más difundido. En el cuerpo de la resistencia hay 4 anillos de color que, considerándolos a partir de un extremo y en dirección al centro, indican el valor óhmico de este componente

El número que corresponde al primer color indica la primera cifra, el segundo color la seguna cifra y el tercer color indica el número de ceros que siguen a la cifra obtenida, con lo que se tiene el valor efectivo de la resistencia. El cuarto anillo, o su ausencia, indica la tolerancia.

Podemos ver que la resistencia de la izquierda tiene los colores amarillo-violeta-naranja-oro (hemos intentado que los colores queden representados lo mejor posible en el dibujo), de forma que según la tabla de abajo podríamos decir que tiene un valor de: 4-7-3ceros, con una tolerancia del 5%, o sea, 47000 Ω ó 47 KΩ. La tolerancia indica que el valor real estará entre 44650 Ω y 49350 Ω (47 KΩ±5%).

La resistencia de la derecha, por su parte, tiene una banda más de color y es que se trata de una resistencia de precisión. Esto además es corroborado por el color de la banda de tolerancia, que al ser de color rojo indica que es una resistencia del 2%. Éstas tienen tres cifras significativas (al contrario que las anteriores, que tenían 2) y los colores son marrón-verde-amarillo-naranja, de forma que según la tabla de abajo podríamos decir que tiene un valor de: 1-5-4-4ceros, con una tolerancia del 2%, o sea, 1540000 Ω ó 1540 KΩ ó 1.54 MΩ. La tolerancia indica que el valor real estará entre 1509.2 KΩ y 1570.8 KΩ (1.54 MΩ±2%).

Por último, comentar que una precisión del 2% se considera como muy buena, aunque en la mayoría de los circuitos usaremos resistencias del 5%, que son las más corrientes.

 

Código de colores en las resistencias

COLORES Banda 1 Banda 2 Banda 3 Multiplicador
Tolerancia
Plata       x 0.01 10%
Oro       x 0.1 5%
Negro 0 0 0 x 1  
Marrón 1 1 1 x 10 1%
Rojo 2 2 2 x 100 2%
Naranja 3 3 3 x 1000  
Amarillo 4 4 4 x 10000  
Verde 5 5 5 x 100000 0.5%
Azul 6 6 6 x 1000000  
Violeta 7 7 7    
Gris 8 8 8    
Blanco 9 9 9    
--Ninguno-- - - -   20%

 

Nota: Estos colores se han establecido internacionalmente, aunque algunos de ellos en ocasiones pueden llevar a una confusión a personas con dificultad de distinguir la zona de colores rojo-naranja-marrón-verde. En tales casos, quizá tengan que echar mano en algún momento a un multímetro para saber con certeza el valor de alguna resistencia cuyos colores no pueden distinguir claramente. También es cierto que en resistencias que han tenido un "calentón" o que son antiguas, a veces los colores pueden haber quedado alterados, en cuyo caso el multímetro nos dará la verdad.

Otro caso de confusión puede presentarse cuando por error leemos las bandas de color al revés. Estas resistencias de aquí abajo son las mismas que antes, pero dadas la vuelta.
En la primera, si leemos de izquierda a derecha, ahora vemos oro-naranja-violeta-amarillo. El oro no es un color usado para las cifras significativas, así que algo va mal. Además el amarillo no es un color que represente tolerancias. En un caso extremo, la combinación naranja-violeta-amarillo (errónea por otro lado porque la banda de tolerancia no va a la izquierda de las otras) nos daría el valor de 370 KΩ, que no es un valor normalizado.

En la segunda, ahora vemos rojo-naranja-amarillo-verde-marrón. La combinación nos daría el valor 234000000 Ω = 234 MΩ, que es un valor desorbitado (generalmete no suele haber resistencias de más de 10 MΩ), además de no ser un valor normalizado. Eso sí, la resistencia tendría una tolerancia del 1% (marrón), que no tiene sentido para un valor tan alto de resistencia.

 

Valores normalizados de resistencias

Vamos a mostrar ahora una tabla con los valores normalizados de resistencias, que ayudará a encajarlas según valores establecidos internacionalmente.

Tolerancia 10 % Tolerancia 5 % Tolerancia 2 %
1.0 1.0, 1.1 1.00, 1.05, 1.1, 1.15
1.2 1.2, 1.3 1.21, 1.27, 1.33, 1.40, 1.47
1.5 1.5, 1.6 1.54, 1.62, 1.69, 1.78
1.8 1.8, 2.0 1.87, 196, 2.00, 2.05, 2.15
2.2 2.2, 2.4 2.26, 2.37, 2.49, 2.61
2.7 2.7, 3.0 2.74, 2.87, 3.01, 3.16
3.3 3.3, 3.6 3.32, 3.48, 3.65, 3.83
3.9 3.9, 4.3 4.02, 4.22, 4.42, 4.64
4.7 4.7, 5.1 4.87, 5.11, 5.36
5.6 5.6, 6.2 5.62, 5.90, 6.19, 6.49
6.8 6.8, 7.5 6.81, 7.15, 7.50, 7.87
8.2 8.2, 9.1 8.25, 8.66, 9.09, 9.53

 

 

Los Condensadores

Básicamente un condensador es un dispositivo capaz de almacenar energía en forma de campo eléctrico. Está formado por dos armaduras metálicas paralelas (generalmente de aluminio) separadas por un material dieléctrico.
Va a tener una serie de características tales como capacidad, tensión de trabajo, tolerancia y polaridad, que deberemos aprender a distinguir
Aquí a la izquierda vemos esquematizado un condensador, con las dos láminas = placas = armaduras, y el dieléctrico entre ellas. En la versión más sencilla del condensador, no se pone nada entre las armaduras y se las deja con una cierta separación, en cuyo caso se dice que el dieléctrico es el aire.

 

Tipos de condensadores

Vamos a mostrar a continuación una serie de condensadores de los más típicos que se pueden encontrar. Todos ellos están comparados en tamaño a una moneda.

Varios tipos de condensadores

Electrolíticos. Tienen el dieléctrico formado por papel impregnado en electrólito. Siempre tienen polaridad, y una capacidad superior a 1 µF. Arriba observamos claramente que el condensador nº 1 es de 2200 µF, con una tensión máxima de trabajo de 25v. (Inscripción: 2200 µ / 25 V).
Abajo a la izquierda vemos un esquema de este tipo de condensadores y a la derecha vemos unos ejemplos de condensadores electrolíticos de cierto tamaño, de los que se suelen emplear en aplicaciones eléctricas (fuentes de alimentación, etc...).
     

     

  1. Electrolíticos de tántalo o de gota. Emplean como dieléctrico una finísima película de óxido de tantalio amorfo , que con un menor espesor tiene un poder aislante mucho mayor. Tienen polaridad y una capacidad superior a 1 µF. Su forma de gota les da muchas veces ese nombre.
  2. Poliester metalizado MKTDe poliester metalizado MKT. Suelen tener capacidades inferiores a 1 µF y tensiones de trabajo a partir de 63v. Más abajo vemos su estructura: dos láminas de policarbonato recubierto por un depósito metálico que se bobinan juntas. Aquí al lado vemos un detalle de un condensador plano de este tipo, donde se observa que es de 0.033 µF y 250v. (Inscripción: 0.033 K/ 250 MKT).
  3. De poliéster. Son similares a los anteriores, aunque con un proceso de fabricación algo diferente. En ocasiones este tipo de condensadores se presentan en forma plana y llevan sus datos impresos en forma de bandas de color, recibiendo comúnmente el nombre de condensadores "de bandera". Su capacidad suele ser como máximo de 470 nF.
  1. De poliéster tubular. Similares a los anteriores, pero enrollados de forma normal, sin aplastar.
  2. Cerámico "de lenteja" o "de disco". Son los cerámicos más corrientes. Sus valores de capacidad están comprendidos entre 0.5 pF y 47 nF. En ocasiones llevan sus datos impresos en forma de bandas de color.
    Aquí abajo vemos unos ejemplos de condensadores de este tipo.
  3. Cerámico "de tubo". Sus valores de capacidad son del orden de los picofaradios y generalmente ya no se usan, debido a la gran deriva térmica que tienen (variación de la capacidad con las variaciones de temperatura).

 

Identificación del valor de los condesadores

Codificación por bandas de color

Hemos visto que algunos tipos de condensadores llevan sus datos impresos codificados con unas bandas de color. Esta forma de codificación es muy similar a la empleada en las resistencias, en este caso sabiendo que el valor queda expresado en picofaradios (pF). Las bandas de color son como se observa en esta figura:

Bandas de color en condensadores

 

Código de colores en los condesadores

COLORES Banda 1 Banda 2 Multiplicador Tensión
Negro -- 0 x 1  
Marrón 1 1 x 10 100 V.
Rojo 2 2 x 100 250 V.
Naranja 3 3 x 1000  
Amarillo 4 4 x 104 400 V.
Verde 5 5 x 105  
Azul 6 6 x 106 630 V.
Violeta 7 7    
Gris 8 8    
Blanco 9 9    

COLORES Tolerancia (C > 10 pF) Tolerancia (C < 10 pF)
Negro +/- 20% +/- 1 pF
Blanco +/- 10% +/- 1 pF
Verde +/- 5% +/- 0.5 pF
Rojo +/- 2% +/- 0.25 pF
Marrón +/- 1% +/- 0.1 pF

 

Codificación mediante letras

Este es otro sistema de inscripción del valor de los condensadores sobre su cuerpo. En lugar de pintar unas bandas de color se recurre también a la escritura de diferentes códigos mediante letras impresas.

A veces aparece impresa en los condensadores la letra "K" a continuación de las letras; en este caso no se traduce por "kilo", o sea, 1000 sino que significa cerámico si se halla en un condensador de tubo o disco.

Si el componente es un condensador de dieléctrico plástico (en forma de paralelepípedo), "K" significa tolerancia del 10% sobre el valor de la capacidad, en tanto que "M" corresponde a tolerancia del 20% y "J", tolerancia del 5%.

LETRA Tolerancia
"M" +/- 20%
"K" +/- 10%
"J" +/- 5%

Detrás de estas letras figura la tensión de trabajo y delante de las mismas el valor de la capacidad indicado con cifras. Para expresar este valor se puede recurrir a la colocaión de un punto entre las cifras (con valor cero), refiriéndose en este caso a la unidad microfaradio (µF) o bien al empleo del prefijo "n" (nanofaradio = 1000 pF).

0,047 J 630

Ejemplo: un condensador marcado con 0,047 J 630 tiene un valor de 47000 pF = 47 nF, tolerancia del 5% sobre dicho valor y tensión máxima de trabajo de 630 v. También se podría haber marcado de las siguientes maneras: 4,7n J 630, o 4n7 J 630.

 

Código "101" de los condensadores

403

Por último, vamos a mencionar el código 101 utilizado en los condensadores cerámicos como alternativa al código de colores. De acuerdo con este sistema se imprimen 3 cifras, dos de ellas son las significativas y la última de ellas indica el número de ceros que se deben añadir a las precedentes. El resultado debe expresarse siempre en picofaradios pF.
Así, 561 significa 560 pF, 564 significa 560000 pF = 560 nF, y en el ejemplo de la figura de la derecha, 403 significa 40000 pF = 40 nF.

 

Ejercicios prácticos

...y en esta nueva ocasión vamos a poner a prueba los conceptos explicados anteriormente. Vamos a presentar una serie de condensadores elegidos al azar del cajón para ver si son capaces de identificar sus datos correctamente, ok?

0,047 J 630
C=47 nF 5%
V=630 V.
403
C=40 nF
0,068 J 250
C=68 nF 5%
V=250 V.
47p
C=47 pF
22J
C=22 pF 5%
2200
C=2.2 nF
10K +/-10% 400 V
C=10 nF 10%
V=400 V
3300/10 400 V
C=3.3 nF 10%
V=400 V.
amarillo-violeta-naranja-negro
C=47 nF 20%
330K 250V
C=0.33 µF
V=250 V.
n47 J
C=470 pF 5%
0,1 J 250
C=0.1 µF 5%
V=250 V.
verde-azul-naranja-negro-rojo
C=56 nF 20%
V=250 V.
µ1 250
C=0.1 µF
V=250 V.
22K 250 V
C=22 nF
V=250 V.
n15 K
C=150 pF 10%
azul-gris-rojo y marron-negro-naranja
C1=8.2 nF
C2=10 nF
amarillo-violeta-rojo
C=4.7 nF
.02µF 50V
C=20 nF
V=50 V.
amarillo-violeta-rojo, rojo-negro-marrón y amarillo-violeta-marrón
C1=4.7 nF
C2=200 pF
C3=470 pF

 

 

Los Transistores

Los transistores son unos componentes que han facilitado, en gran medida, el diseño de circuitos electrónicos de reducido tamaño, gran versatilidad y facilidad de control.

Vienen a sustituir a las antiguas válvulas termoiónicas de hace unas décadas. Gracias a ellos fue posible la construcción de receptores de radio portátiles llamados comúnmente "transistores", televisores que se encendían en un par de segundos, televisores en color... Antes de aparecer los transistores, los aparatos a válvulas tenían que trabajar con tensiones bastante altas, tardaban más de 30 segundos en empezar a funcionar, y en ningún caso podían funcionar a pilas, debido al gran consumo que tenían.

Los transistores tienen multitud de aplicaciones, entre las que se encuentran:

  • Amplificación de todo tipo (radio, televisión, instrumentación)
  • Generación de señal (osciladores, generadores de ondas, emisión de radiofrecuencia)
  • Conmutación, actuando de interruptores (control de relés, fuentes de alimentación conmutadas, control de lámparas, modulación por anchura de impulsos PWM)
  • Detección de radiación luminosa (fototransistores)

Los transistores de unión (uno de los tipos más básicos) tienen 3 terminales llamados Base, Colector y Emisor, que dependiendo del encapsulado que tenga el transistor pueden estar distribuidos de varias formas.

Por otro lado, los Transistores de Efecto de Campo (FET) tienen también 3 terminales, que son Puerta (Gate), Drenador (Drain) y Sumidero (Sink), que igualmentedependiendo del encapsulado que tenga el transistor pueden estar distribuidos de varias formas.

 

Tipos de transistores. Simbología

Existen varios tipos que dependen de su proceso de construcción y de las apliaciones a las que se destinan. Aquí abajo mostramos una tabla con los tipos de uso más frecuente y su simbología:

Transistor Bipolar de Unión (BJT)
Transistor de Efecto de Campo, de Unión (JFET)
Transistor de Efecto de Campo, de Metal-Óxido-Semiconductor (MOSFET)
Fototransistor

Nota: En un esquema electrónico, los transistores se representan mediante su símbolo, el número de transistor (Q1, Q2, ...) y el tipo de transistor, tal como se muestra aquí:

Aquí podemos ver una selección de los transistores más típicos, mostrando su encapsulado y distribución de patillas. (Para ver la imágen en grande se puede hacer click sobre ella).

Tipos comunes de transistores

Encapsulado de transistores

Ahora vamos a ver los transistores por fuera. Están encapsulados de diferentes formas y tamaños, dependiendo de la función que vayan a desempeñar. Hay varios encapsulados estándar y cada encapsulado tiene una asignación de terminales que puede consultarse en un catálogo general de transistores.

Independientemente de la cápsula que tengan, todos los transistores tienen impreso sobre su cuerpo sus datos, es decir, la referencia que indica el modelo de transistor. Por ejemplo, en los transistores mostrados a la derecha se observa la referencia "MC 140".

Cápsula TO-3. Se utiliza para transistores de gran potencia, que siempre suelen llevar un radiador de aluminio que ayuda a disipar la potencia que se genera en él.
Arriba a la izquierda vemos su distribución de terminales, observando que el colector es el chasis del transistor. Nótese que los otros terminales no están a la misma distancia de los dos agujeros.
A la derecha vemos la forma de colocarlo sobre un radiador, con sus tornillos y la mica aislante. La función de la mica es la de aislante eléctrico y a la vez conductor térmico. De esta forma, el colector del transistor no está en contacto eléctrico con el radiador.
Cápsula TO-220. Se utiliza para transistores de menos potencia, para reguladores de tensión en fuentes de alimentación y para tiristores y triacs de baja potencia.
Generalmente necesitan un radiador de aluminio, aunque a veces no es necesario, si la potencia que van a disipar es reducida.
Abajo vemos la forma de colocarle el radiador y el tornillo de sujección. Se suele colocar una mica aislante entre el transistor y el radiador, así como un separador de plástico para el tornillo, ya que la parte metálica está conectada al terminal central y a veces no interesa que entre en contacto eléctrico con el radiador.
Cápsula TO-126. Se utiliza en transistores de potencia reducida, a los que no resulta generalmente necesario colocarles radiador.
Arriba a la izquierda vemos la asignación de terminales de un transistor BJT y de un Tiristor.
Abajo vemos dos transistores que tienen esta cápsula colocados sobre pequeños radiadores de aluminio y fijados con su tornillo correspondiente.
Cápsula TO-92. Es muy utilizada en transistores de pequeña señal.
En el centro vemos la asignación de terminales en algunos modelos de transistores, vistos desde abajo.
Abajo vemos dos transistores de este tipo montados sobre una placa de circuito impreso. Nótese la indicación "TR5" de la serigrafía, que indica que en ese lugar va montado el transistor número 5 del circuito, de acuerdo al esquema eléctrónico.
Cápsula TO-18. Se utiliza en transistores de pequeña señal. Su cuerpo está formado por una carcasa metálica que tiene un saliente que indica el terminal del Emisor.
Cápsula miniatura. Se utiliza en transistores de pequeña señal. Al igual que el anterior, tienen un tamaño bastante pequeño.

 

Para más información acerca del encapsulado de los transistores, hemos colocado aquí estas hojas de características. En ellas se observan la forma y dimensiones de los diferentes tipos de transistores.

 

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