Componentes Electrónicos Esenciales: Condensadores, Inductancias y Cristales Dopados

El Condensador

El condensador es un semiconductor que permite acumular una cantidad de carga eléctrica en su interior cuando se conecta a una diferencia de potencial externa. Su capacidad (C) se define como C = Q/V, donde C se expresa en faradios, Q en culombios, y V en voltios. Un culombio equivale a 6.24 x 10¹⁸ electrones.

Está formado por dos láminas metálicas paralelas separadas por un material dieléctrico. Al conectarlo a la corriente, circula corriente eléctrica por sus cables, pero no a través del dieléctrico. El interruptor cierra el circuito y los electrones salen del polo negativo (-) de la batería y llegan hasta la placa negativa (-) del condensador, donde quedan atrapados por el campo eléctrico interno del condensador. Desde la placa positiva (+) salen otros electrones que completan el circuito hasta el polo positivo (+) de la batería.

Se utiliza como estabilizador de oscilaciones de tensión y como temporizador.

Condensador Variable

Un condensador variable puede modificar su capacidad de forma mecánica o electrónica, o modificando la composición química del dieléctrico (muy usado en automoción). Para variar la capacidad de forma mecánica se puede:

• Modificar la posición del dieléctrico situado entre las dos placas.
• Variar la distancia entre las dos placas.
• Mover lateralmente las placas para modificar la superficie de placa enfrentada.

La Inductancia

La inductancia consiste en un bobinado de cable conductor con espiras próximas entre sí para que se produzcan fenómenos de inducción y autoinducción. Al pasar corriente eléctrica por el conductor, cada espira produce un campo magnético que, al variar de intensidad, produce inducción eléctrica en las otras espiras. La tensión que provoca la inductancia entre sus extremos depende de una constante y de la variación de la intensidad en el tiempo.

Se utiliza en circuitos electrónicos para atenuar las variaciones de intensidad y como transformadores de tensión.

Cristales Puros y Dopados

La fabricación de cristales puros y dopados consiste en tomar un elemento de la columna IVA, como silicio o germanio, y fundirlo a alta temperatura para eliminar impurezas y conseguir una estructura cristalina homogénea y sin defectos. Estos elementos, al tener cuatro electrones en su última capa, forman enlaces covalentes entre cada dos átomos adyacentes. Cada átomo tiene cuatro átomos en su proximidad y comparte un electrón con cada uno, resultando en un total de ocho electrones.

Estos cristales puros de silicio o germanio son altamente aislantes porque sus electrones cumplen una función en la estructura de capas de cada átomo y no tienen electrones libres. A partir de un cristal puro, se realiza el proceso de dopado, que consiste en sustituir algunos átomos del cristal (átomos de la columna IVA) por otros de las columnas IIIA o VA. Si la sustitución se realiza con átomos de la columna III, se denomina dopado tipo P, y si se realiza con elementos de la columna V, se llama dopado tipo N.

Proceso de Dopado P

En el dopado tipo P, se eliminan algunos átomos del cristal puro que tienen cuatro electrones en su última capa y se colocan átomos de la columna IIIA, que solo tienen tres electrones. Cada uno de estos tres electrones realizará un enlace covalente con tres átomos vecinos, quedando un átomo con el que no se podrá compartir ningún electrón. Esto provoca la aparición de un hueco en la estructura cristalina, y la resistencia eléctrica del cristal disminuye, pasando a comportarse como un conductor. Si se establece una diferencia de potencial entre dos caras de este cristal dopado, los electrones exteriores podrán pasar a través del cristal "saltando" de hueco en hueco.

Dopado de Tipo N

En el dopado de tipo N, se sustituyen algunos átomos del cristal por otros de la columna V, que tienen cinco electrones en su última capa. Cuatro de los cinco electrones podrían realizar enlaces covalentes con los cuatro átomos adyacentes, pero habrá un electrón que quedará sin enlazar. En la estructura cristalina quedarán electrones en exceso que solo quedarán en el átomo por la atracción electrostática del núcleo y permiten mantener la carga total neutra, sin carga eléctrica. Este cristal también es conductor, permitiendo el movimiento de los electrones que no forman parte de enlaces covalentes.