Fundamentos de Electrónica: Estructura, Componentes Pasivos y Activos de Circuitos

Fundamentos de Circuitos Electrónicos y Eléctricos

Los circuitos electrónicos tienen por finalidad procesar información, mientras que los circuitos eléctricos buscan aprovechar la energía eléctrica.

Estructura Funcional de los Aparatos Electrónicos

Los aparatos electrónicos se organizan funcionalmente en tres secciones principales:

• Dispositivo de Entrada: Proporciona la información necesaria para el funcionamiento del aparato.
• Dispositivo de Proceso: Regula el funcionamiento del aparato a partir de la información de entrada.
• Dispositivo de Salida: Produce los efectos finales, como la visualización o la acción mecánica.

Físicamente, los aparatos disponen de los siguientes elementos:

• Carcasa
• Placas de circuito impreso (PCB)
• Alimentación

Clasificación de Componentes Electrónicos

Componentes Discretos

Son componentes individuales y constituyen las unidades más simples. Se dividen en dos tipos:

• Pasivos: Son aquellos que no modifican la amplitud de las señales que les llegan.
• Activos: Llamados así porque amplifican o atenúan las señales.

Circuitos Integrados (Microchips)

Están formados por componentes activos y pasivos que se han interconectado sobre un mismo bloque de material semiconductor, creando así los microchips.

Componentes Pasivos Clave

Resistores (Resistencias)

Son componentes pasivos que ofrecen cierta resistencia al paso de la corriente eléctrica. Su valor se calcula mediante la fórmula:

$$R = \rho \frac{l}{S}$$

Donde $R$ es la resistencia, $\rho$ es la resistividad del material, $l$ es la longitud y $S$ es la sección.

Tipos de Resistores

• Resistores Fijos: Tienen un valor de resistencia constante. Actúan principalmente como limitadores de corriente.
• Resistores Variables: Cambian de resistencia cuando varía algún parámetro físico. Se dividen en dos grupos:
  • Potenciómetro: Permite variar su resistencia manualmente.
  • Resistor Dependiente: Su resistencia depende de condiciones físicas ambientales (luz, temperatura, etc.).

Condensadores (Capacitores)

Son componentes pasivos diseñados para almacenar carga eléctrica. Están constituidos por dos placas conductoras separadas por una capa de material dieléctrico.

La principal característica es su capacidad ($C$), que representa la cantidad de carga eléctrica ($Q$) que es capaz de almacenar en proporción al voltaje ($V$) que se le aplica:

$$Q = CV$$

Comportamiento del Condensador

• Corriente Continua (CC): El condensador permite el paso de la corriente solo mientras se está cargando. Una vez cargado, actúa como un circuito abierto.
• Corriente Alterna (CA): Siempre permite el paso de la corriente (ofreciendo una reactancia capacitiva).

Tipos de Condensadores

• Condensadores Fijos: Tienen una capacidad fija grabada en el encapsulado junto al voltaje máximo que soportan.
  • Electrolíticos: Presentan una polaridad que es necesario respetar para su correcto funcionamiento.
  • No Polarizados: No muestran polaridad; el sentido de la corriente es indistinto.
• Condensadores Variables: Están formados por placas móviles que se desplazan al girar un cursor, variando la superficie enfrentada de las placas y, por ende, la capacidad del condensador.

En general, los condensadores pueden actuar como acumuladores de carga.

Componentes Activos Clave

Diodos

Son componentes activos que dejan pasar la corriente eléctrica en un sentido y la bloquean en el contrario. Se fabrican a partir de materiales semiconductores, principalmente silicio y germanio.

El diodo está formado por la unión de material tipo P y material tipo N. El terminal conectado a la parte P recibe el nombre de Ánodo, y el terminal de la parte N, Cátodo.

Tipos de Diodos

El tamaño del diodo depende de la corriente que puede pasar por ellos:

• Diodos Ordinarios: Muestran el comportamiento general descrito (rectificación), aunque existen distintos modelos que se adaptan mejor a ciertas aplicaciones.
• Diodos Especiales: Añaden alguna característica adicional, como:
  • Diodos LED: Emiten luz cuando pasa la corriente por ellos.
  • Diodos Zener: Diseñados para trabajar en tensión inversa, manteniendo un voltaje constante.