Conceptos Clave en Electrónica: Desde el Átomo hasta la Ley de Ohm
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Fundamentos de la Estructura Atómica y la Electricidad
El Átomo
El átomo consiste en un núcleo (formado por protones y neutrones) alrededor del cual giran electrones en órbitas fijas.
Electricidad
La electricidad es el flujo de electrones de un átomo a otro en un conductor.
Benjamín Franklin y la Carga Eléctrica
A Benjamín Franklin se le atribuye ser el primero en denominar a estos dos tipos de carga eléctrica como positiva y negativa.
Materiales en Electrónica: Conductores, Aislantes y Semiconductores
Conductores
Los conductores son elementos que poseen menos de cuatro electrones en su órbita exterior, lo que facilita el flujo de corriente.
Aislantes
Los aislantes son elementos que poseen más de cuatro electrones en su órbita exterior, lo que dificulta el paso de electrones.
Semiconductores
Los semiconductores poseen exactamente cuatro electrones en la órbita exterior de sus átomos. No son ni buenos conductores ni aislantes. Comúnmente son de silicio y sus electrones se denominan electrones de valencia.
Electrones de Valencia
Un electrón de valencia es un electrón ubicado en la órbita más externa o cercana a ella de un átomo, capaz de participar en la formación de una unión química con otros átomos.
Ventajas de los Semiconductores
Las principales ventajas de los semiconductores incluyen:
- Pequeños y ligeros
- Bajo voltaje de funcionamiento
- Larga vida útil
- Alta confiabilidad
- Bajo nivel de ruido
- Bajo consumo de energía
- Operación instantánea
Tipos de Semiconductores
Los semiconductores se clasifican en tipo P y tipo N. La mayoría de los semiconductores utilizados en equipos de construcción son los diodos o los transistores.
Componentes Semiconductores Clave
Rectificación
La rectificación es el proceso por el cual el flujo de corriente a través de un diodo depende de la dirección de la tensión aplicada a través de la unión PN.
Diodo Zener
El diodo Zener conduce corriente en sentido inverso sin sufrir daños.
Diodo Fotovoltaico
Este diodo fotovoltaico está diseñado de tal modo que, cuando la luz incide en la superficie de su unión PN, se genera un voltaje, lo que resulta en un flujo de corriente.
Transistores
Un transistor es un dispositivo semiconductor que se utiliza para controlar el flujo de corriente. Está formado por una unión PN.
Tipos de Transistores
Los transistores se clasifican en PNP o NPN.
Corrientes en Transistores
Corriente de Colector
La corriente de colector es la corriente resultante de la migración de los huecos (o agujeros) a través del colector.
Corriente de Emisor
La corriente de emisor se produce por el movimiento de los huecos desde el emisor a la base.
Corriente Base
La corriente base es la corriente producida por algunos de los huecos (u orificios) del emisor que se combinan con los electrones de la base.
Conceptos Fundamentales de Circuitos Eléctricos
Corriente
La corriente es el flujo de electrones.
Flujo de Corriente
El flujo de corriente es el movimiento libre de electrones en la misma dirección a lo largo de un cable. Se mide en amperios.
Voltaje
El voltaje es la fuerza que provoca que la corriente fluya en un conductor.
Voltaje (Fuerza Potencial)
El voltaje es una fuerza potencial que puede existir incluso cuando no hay flujo de corriente en un circuito.
Fuerza Electromotriz (FEM)
La fuerza electromotriz (FEM) es la fuerza motriz que hace que la corriente eléctrica fluya continuamente.
Resistencia
La resistencia es la oposición al flujo de corriente.
Tipos de Circuitos Eléctricos
Circuito en Serie
En un circuito en serie, los componentes están conectados uno tras otro. La resistencia total es la suma de todas las resistencias individuales.
Circuito en Paralelo
En un circuito en paralelo, la caída de tensión en cada resistor es igual al potencial de la fuente de corriente, ya que existe una dirección separada para que la corriente fluya a través de cada resistor.
Circuito Serie-Paralelo
En un circuito serie-paralelo, la corriente total es igual a la tensión total dividida por la resistencia total.
Ley Fundamental de la Electricidad
Ley de Ohm
La Ley de Ohm establece que la corriente que fluye a través de dos puntos A y B en un conductor es directamente proporcional a la tensión e inversamente proporcional a la resistencia entre esos dos puntos.