Fabricación de componentes eléctricos y electrónicos
1. Componentes electrónicos.
Se denomina componente electrónico a aquel dispositivo que forma parte de un
circuito electrónico. Se suele encapsular, generalmente en un material cerámico,
metálico o plástico, y terminar en dos o más terminales o patillas metálicas. Se
diseñan para ser conectados entre ellos, normalmente mediante soldadura, a un
circuito impreso, para formar el mencionado circuito.
De acuerdo con el criterio que se elija podemos obtener distintas clasificaciones.
Seguidamente se detallan las comúnmente más aceptadas.
1. Según su estructura física
* Discretos: son aquellos que están encapsulados uno a uno, como es el caso de
los resistores, condensadores, diodos, transistores, etc.
* Integrados: forman conjuntos más complejos, como por ejemplo un amplificador
operacional o una puerta lógica, que pueden contener desde unos pocos
componentes discretos hasta millones de ellos. Son los denominados circuitos
integrados.
2. Según el material base de fabricación.
* Semiconductores.
También denominados como componentes de estado sólido, son los componentes
"estrella" en casi todos los circuitos electrónicos. Se obtienen a partir de materiales
semiconductores, especialmente del silicio aunque para determinadas
aplicaciones aún se usa germanio.
3. Según su funcionamiento.
* Activos:
Los componentes activos son aquellos que son capaces de excitar los circuitos o
de realizar ganancias o control del mismo. Fundamentalmente son los
generadores eléctricos y ciertos componentes semiconductores. Estos últimos, en
general, tienen un comportamiento no lineal, esto es, la relación entre la tensión
aplicada y la corriente demandada no es lineal.
Los componentes activos semiconductores derivan del diodo de Fleming y del
triodo de Lee de Forest. En una primera generación aparecieron las válvulas que
permitieron el desarrollo de aparatos electrónicos como la radio o la televisión.
Posteriormente, en una segunda generación, aparecerían los semiconductores
que más tarde darían paso a los circuitos integrados (tercera generación) cuya
2. máxima expresión se encuentra en los circuitos programables (microprocesador y
microcontrolador) que pueden ser considerados como componentes, aunque en
realidad sean circuitos que llevan integrados millones de componentes.
En la actualidad existe un número elevado de componentes activos, siendo usual,
que un sistema electrónico se diseñe a partir de uno o varios componentes activos
cuyas características lo condicionará.
* Pasivos:
Son aquellos que no necesitan una fuente de energía para su funcionamiento. No
tienen la capacidad de controlar la corriente en un circuito.
Los componentes pasivos se dividen en:
Componente | Función más común
Altavoz | Reproducción de sonido.
Cable | Conducción de la electricidad.
Condensador | Almacenamiento de energía, filtrado, adaptación
impedancias.
Conmutador | Reencaminar una entrada a una salida elegida entre dos o
más.
Fusible | Protección contra sobre-intensidades.
Inductor | Adaptación de impedancias.
Interruptor | Apertura o cierre de circuitos manualmente.
Potenciómetro | Variación la corriente eléctrica o la tensión.
Relé | Apertura o cierre de circuitos mediante señales de control.
Resistor | División de intensidad o tensión, limitación de intensidad.
Transductor | Transformación de una magnitud física enuna eléctrica
Varistor | Protección contra sobre-tensiones.
Visualizador | Muestra de datos o imágenes.
4. Según el tipo energía.
* Electromagnéticos: aquellos que aprovechan las propiedades
electromagnéticas de los materiales (fundamentalmente transformadores e
inductores).
* Electroacústicos: transforman la energía acústica en eléctrica y viceversa
(micrófonos, altavoces, bocinas, auriculares, etc.).
* Optoelectrónicos:transforman la energía luminosa en eléctrica y viceversa
(diodos LED, células fotoeléctricas, etc.).
3. Componentes eléctricos.
ALAMBRES Y CONDUCTORES:
Los conductores eléctricos son hilos de metal (cobre o aluminio) que se utilizan
para conducir la corriente eléctrica.
Los conductores se utilizan en:
- Instalaciones eléctricas en general (vivienda, industria, comercio, etc.)
- Instalaciones eléctricas de automóviles
- Construcción de bobinas
Los tipos de conductores más utilizados son: alambres, cables, cordones,
conductores con cubierta protectora
Tipos de conductores eléctricos
Alambres
Los alambres son conductores construidos con un solo hilo de metal y puede estar
desnudo o revestido.
RESISTENCIAS:
El componente más común utilizado en un circuito electrónico discreto es la
resistencia.
Ellas controlan o limitan la cantidad de corriente fluyendo a través del circuito.
Comúnmente las resistencias son hechas de componentes de carbón,
alambre metálico o bien hojas conductoras (film).
CAPACITADORES (CONDENSADOR):
Es un dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y electrónica, capaz de
almacenar energía sustentando un campo eléctrico. Está formado por un par de
superficies conductoras, generalmente en forma de láminas o placas, en situación
de influencia total (esto es, que todas las líneas de campo eléctrico que parten de
una van a parar a la otra) separadas por un material dieléctrico o por el vacío. Las
placas, sometidas a una diferencia de potencial, adquieren una determinada carga
eléctrica, positiva en una de ellas y negativa en la otra, siendo nula la variación de
carga total.
Estos capacitores tienen una capacidad fija determinada por el fabricante y su
valor no se puede modificar. Sus características dependen principalmente del tipo
4. de dieléctrico utilizado, de tal forma que los nombres de los diversos tipos se
corresponden con los nombres del dieléctrico usado.
De esta forma podemos distinguir los siguientes tipos:
Cerámicos.
Plástico.
Mica.
Electrolíticos.
De doble capa eléctrica.
Capacitores cerámicos
El dieléctrico utilizado por estos capacitores es la cerámica, siendo el material más
utilizado el dióxido de titanio.
Las altas constantes dieléctricas características de las cerámicas permiten amplias
posibilidades de diseño mecánico y eléctrico.
Capacitores de plástico
Estos capacitores se caracterizan por las altas resistencias de aislamiento y
elevadas temperaturas de funcionamiento.
Según el proceso de fabricación podemos diferenciar entre los de tipo k y tipo MK,
que se distinguen por el material de sus armaduras (metal en el primer caso y
metal vaporizado en el segundo).
Capacitores de mica
El dieléctrico utilizado en este tipo de capacitores es la mica o silicato de aluminio
y potasio y se caracterizan por bajas pérdidas, ancho rango de frecuencias y alta
estabilidad con la temperatura y el tiempo.
Capacitores electrolíticos
En estos capacitores una de las armaduras es de metal mientras que la otra está
constituida por un conductor iónico o electrolito. Presentan unos altos valores
capacitivos en relación al tamaño y en la mayoría de los casos son polarizados.
5. Podemos distinguir dos tipos:
Electrolíticos de aluminio: la armadura metálica es de aluminio y el electrolito de
tetraborato armónico.
Electrolíticos de tántalo: el dieléctrico está constituido por óxido de tántalo y nos
encontramos con mayores valores capacitivos que los anteriores para un mismo
tamaño. Por otra parte las tensiones nominales que soportan son menores que los
de aluminio y su costo es algo más elevado.
INTERRUPTOR:
Cuando mediante el uso de un interruptor cerramos un circuito
eléctrico, permitimos que circule corriente a través de el. Cuando deseamos que la
corriente
deje de circular en el mismo circuito, simplemente volvemos a su posición original
en interruptor.
De la calidad de los materiales empleados para hacer los contactos dependerá la
vida útil del interruptor. Para la mayoría de los interruptores domésticos se emplea
una aleación de latón (60% cobre, 40% zinc). Esta aleación es muy resistente a la
corrosión y es un conductor eléctrico apropiado. El aluminio es también buen
conductor y es muy resistente a la corrosión.
En los casos donde se requiera una pérdida mínima se utiliza cobre puro por su
excelente conductividad eléctrica. El cobre bajo condiciones de condensación
puede formar óxido de cobre en la superficie interrumpiendo el contacto.
Para interruptores donde se requiera la máxima confiabilidad se utilizan contactos
de cobre pero se aplica un baño con un metal más resistente al óxido como lo son
el estaño, aleaciones de estaño/plomo, níquel, oro o plata. La plata es de hecho
mejor conductora que el cobre y además el óxido de plata conduce electricidad
TRANSFORMADORES:
Los transformadores están hechos con bobinas de alambre separadas, llamadas
bobinados
sobre un núcleo metálico. Son utilizados para incrementar o disminuir voltajes de
corriente alterna (AC).
6. RELEVADORES:
Los relevadores muy seguido son utilizados para aislar circuitos eléctricos entre si.
Constan de una bobina arrollada sobre un núcleo metálico que le permite formar
un campo magnético cuando una corriente eléctrica circula a través de ella, esto
permite que por la ley de campos magnéticos atraiga una armadura metálica, la
cual contiene contactos metálicos que forman el lado secundario del relevador y
los cuales se utilizan como especie de interruptor para formar parte de otro circuito
eléctrico completamente aislado del primero.
FUSIBLES:
En electricidad, se denomina fusible a un dispositivo, constituido por un soporte
adecuado, un filamento o lámina de un metal o aleación de bajo punto de fusión
que se intercala en un punto determinado de una instalación eléctrica para que se
funda, por Efecto Joule, cuando la intensidad de corriente supere, por un
cortocircuito o un exceso de carga, un determinado valor que pudiera hacer
peligrar la integridad de los conductores de la instalación con el consiguiente
riesgo de incendio o destrucción de otros elementos.
Efecto Joule:en un conductor circula corriente eléctrica, parte de la energía
cinética de los electrones se transforma en calor debido a los choques que sufren
con los átomos del material conductor por el que circulan, elevando la temperatura
del mismo.
TRANSISTORES:
El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor que cumple funciones de
amplificador, oscilador, conmutador o rectificador
El transistor consta de un sustrato (usualmente silicio) y tres partes dopadas
artificialmente (contaminadas con materiales específicos en cantidades
específicas) que forman dos uniones bipolares, el emisor que emite portadores, el
colector que los recibe o recolecta y la tercera, que está intercalada entre las dos
primeras, modula el paso de dichos portadores (base).
Tipos:
Transistor de contacto puntual
Consta de una base de germanio, semiconductor para entonces mejor conocido
que la combinación cobre-óxido de cobre, sobre la que se apoyan, muy juntas, dos
puntas metálicas que constituyen el emisor y el colector.
7. Transistor de unión bipolar
se fabrica básicamente sobre un mono cristal de Germanio, Silicio o Arseniuro de
galio, que tienen cualidades de semiconductores, estado intermedio entre
conductores como los metales y los aislantes como el diamante.
Transistor de efecto de campo
Lo forma una barra de material semiconductor de silicio de tipo N o P.