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UNIDAD 2:
COMPONENTES DE
CIRCUITOS: ACTIVOS Y
PASIVOS
Teoría de Circuitos
Ingeniería Electrónica
Miguel Peña
1
UNIDAD 2: COMPONENTES DE
CIRCUITOS: ACTIVOS Y PASIVOS
„
„
„
„
„
„
„
„
2.1 Componentes electrónicos
2 2 Elementos activos
2.2
2.3 Componentes pasivos lineales
2.3.1
Introducción
2.3.2
Resistencias
2.3.3
Inductores o inductancias
234
2.3.4
Condensadores
2.4 Componentes pasivos no lineales
2
2.1.
2
1 Componentes
electrónicos
3
2.1. Componentes electrónicos
„
„
Se denomina componentes electrónicos a aquel
dispositivo que forma parte de un circuito electrónico
electrónico.
Se suele encapsular, generalmente en un material
cerámico metálico o plástico
cerámico,
plástico, y terminar en dos o más
terminales o patillas metálicas.
4
5
„
Se diseñan para ser conectados entre ellos,
normalmente mediante soldadura, a un circuito impreso,
para formar el mencionado circuito
6
Clasificación de los
componentes
p
electrónicos
„
Según su estructura física
son aquellos que están encapsulados uno
a uno, como es el caso de los resistores,
condensadores diodos
condensadores,
diodos, transistores
transistores, etc
etc.
… Discretos:
forman conjuntos más complejos,
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.
… Integrados:
7
Discretos
Integrados
8
„
Según el material base de fabricación
Un semiconductor es una
sustancia que tiene una resistividad intermedia entre
los conductores y los aislantes.
aislantes El comportamiento de
los semiconductores dependerá de muchos factores
y se le
e puede hacer
ace ttrabajar
abaja co
como
o co
conductor
ducto o co
como
o
aislante.
… No semiconductores: Están formados de muchos
materiales y sus características dependen de esos
materiales.
… Semiconductores:
9
„
Según su funcionamiento
… Activos:
Proporcionan excitación eléctrica, ganancia
o control.
… Pasivos:
P i
S los
Son
l encargados
d d
de lla conexión
ió entre
t
los diferentes componentes activos, asegurando la
transmisión de las señales eléctricas o modificando
su nivel. Los condensadores, inductores y
resistencias entran en esta categoría.
g
10
„
Según el tipo energía que utilizan
Aquellos que aprovechan las
propiedades electromagnéticas de los materiales
(fundamentalmente transformadores e inductores)
inductores).
… Electroacústicos: Transforman la energía acústica
en eléctrica y viceversa (micrófonos
(micrófonos, altavoces
altavoces,
bocinas, auriculares, etc.).
… Optoelectrónicos: Transforman la energía luminosa
en eléctrica y viceversa (diodos LED, células
fotoeléctricas, etc.).
… Electromagnéticos:
11
2.2.
2
2 ELEMENTOS
ACTIVOS
12
2.2. ELEMENTOS ACTIVOS
„
Son aquellos que transforman algún tipo de energía
para la obtención de alguna otra forma de energía.
…
…
Generación de energía eléctrica
T
Tomando
d energía
í y la
l transforman
t
f
en otra
t
„
„
„
„
Amplificadores de audio
Receptores de radio y televisión
Et
Etc.
Producción de energía eléctrica
…
…
…
…
…
…
…
Electromecánica
Electroquímica
Lumínica
Energía eólica
Hidráulica
Mareomotriz
Térmica
13
CONVERSIÓN
ELECTROMECÁNICA
„
Es la transformación de energía motriz en
eléctrica a través de un sistema conversor
14
CONVERSIÓN
ELECTROQUÍMICA
Transforman energía química en eléctrica
mediante componentes químicos
„ Es exclusivamente de corriente continua
„ Puede ser reversible o irreversible
„
15
CAPACIDAD DE LAS FUENTES
GENERADORAS
„
Capacidad. Es la máxima intensidad que se le
puede
d extraer
t
all generador
d en ell titiempo
… Por
ejemplo, una batería utilizada en un automóvil
ti
tiene
una capacidad
id d de
d 50 Amperes/hora;
A
/h
esto
t
significa, que se le podrá extraer una corriente de
„
„
„
50 amperes en una hora
100 amperes en media hora
, o 5 amperes en 10 horas.
16
„
„
Los generadores de fem electromecánicos,
que en general poseen una gran capacidad
capacidad, no
se agotarán como los procesos electroquímicos.
La energía entregada se produce a partir de la
conversión electromagnética (impulsada por un
motor térmico,
térmico turbina,
turbina etc.)
etc ) y mientras se
disponga de combustible o agua, el generador
funcionará y entregará
g
la máxima p
potencia a la
cual se diseñó.
17
RESISTENCIA INTERNA DEL
GENERADOR. FUENTE DE TENSIÓN
„
„
El mismo tiene su incidencia en los procesos porque los
mismos no son perfectos.
p
Electroquímicos
…
„
El electrolito utilizado, como así también las mezclas químicas y
los electrodos,
electrodos poseen cierta oposición al movimiento de cargas
cargas,
lo que se traduce como una resistencia eléctrica inmersa en el
interior de la pila
Electromecánicos
…
En los generadores esta es la resistencia (impedancia) del
alambre de cobre y el flujo disperso ,
18
„
Se representa mediante un generador de tensión ideal
o fuente de tensión constante con una resistencia en
serie.
…
„
„
„
la diferencia de potencial del generador es siempre constante
La resistencia
L
i
i en serie
i d
deberá
b á ser d
dell menor valor
l
posible
Un generador ideal, es aquel que no posee
resistencia interna, o en otras palabras, Rg o Zg = 0
ohms.
Normalmente mayor capacidad
capacidad, menor resitencia
interna
Zg
Rg
E
E
19
Fuente ideal vs. fuente real
Rg
Vg Rg Vg I RL V
I R
VL=R
RLI
E
E I RL VL=(Rg‐R
RL)I )I
I R
E
Rg=0; Vg=0 V L = E - Vg
E = Vg + VL
Vg = I Rg
E = RgI + RLI
E = (Rg + RL)I Si I = 0
VL = E
Si I ≠ 0
VL < E
; g≠0
Rg≠0; V
VL
IDEAL
REAL
IL
20
FUENTES GENERADORAS DE
CORRIENTE CONSTANTE
„
„
„
¿Así como se disponen de generadores de tensión,
será posible encontrar generadores de corriente?
En electrónica se encuentran dispositivos que actúan
como fuentes de corriente constante
Un generador de corriente es un dispositivo que tiene la
capacidad de entregar a un circuito siempre la misma
corriente independientemente de la tensión.
corriente,
tensión
…
Para cualquier resistencia conectada a la fuente de corriente,
siempre circulará la misma corriente y la caída de tensión será
ell producto
d t d
de lla corriente
i t por di
dicha
h carga
21
Rg , Zg
I
FUENTE DE CORRIENTE
I
RL
Zg
VL = RL I
La RESISTENCIA INTERNA
DE LA FUENTE DEBE SER
MUY GRANDE, para
cualquier carga
carga, cuyo valor
óhmico sea mucho menor a
la de la resistencia interna, la
fuente siempre
p entregará
g
la
misma corriente
El valor del potencial entre
sus bornes se ajustará
j
de
acuerdo al valor de la carga
Independiente de la resistencia
siempre circula la mima corriente
Rg = ∞
1A
1A
RL
RL = 1KΩ;
VL = 1.000V
1 000V
RL = 10Ω;;
VL = 10V
22
FUENTE DE CORRIENTE
1A
VL = RLI
Si se coloca una fuente de corriente, la corriente
que circulará debe ser independiente
q
p
de la
resistencia de carga colocada
RL = 100Ω;
VL = RLI =100V
100V
1A RL
RL = 10Ω;;
VL = RLI =10V
RL = 1Ω;
VL = RLI = 1V
23
Se emula una fuente de corriente con una fuente de tensión
ideal y un resistencia en serie.
Para que este sistema actúe como fuente de corriente el valor
de la fuente de tensión y de la resistencia deben ser muy
grande
Vg= 1.000.000
1 000 000 V
Vg
1A
I =VL/RL
I = VL /(R
R L + Rg )
Rg= 1.000.000 Ω
Rg
RL = 100Ω;
I VL/(RL+Rg) = 0,9999000
I=V
0 9999000
RL RL = 10Ω;
I=VL/(RL+Rg) = 0,9999900
RL = 1Ω;
I=VL/(RL+Rg) = 0,9999990
I ≈ 1A
24
FUENTE DE TENSIÓN
CON RESISTENCIA
FUENTE DE
CORRIENTE
I
Rg→∞
RL
≡
Vg→∞
I
RL
25
En la representación
p
de las fuentes de corriente compuesta
p
por un generador ideal y una resistencia en serie, si la
carga no está conectada, no hay circulación de corriente y
naufraga
f
ell concepto
t de
d generador
d d
de corriente.
i t
Para poder representar un generador real de corriente
se utiliza el esquema de un generador ideal con una
resistencia en paralelo.
I = IP + IL
I
I
Rp IP
RL IL
26
ORIGEN DE LAS FUENTES DE
CORRIENTE
„
La procedencia de estos generadores se inicia
con el desarrollo de las válvulas al vacío
a) Válvulas pentodo
de corriente
constante
b) Conexión del pentodo que
opera como fuente
f
t en la
l cuall lla
corriente de placa es constante
c) Cracaterística de
cátodo común
27
FUENTES DE CORRIENTE
Con transistores, diodos y resistencias
Transistores
Conexión de
emisor común
Se observa que la
corriente es constante
con respecto a la
tensión.
28
EQUIVALENCIA ENTRE FUENTES
DE TENSIÓN Y CORRIENTE
„
„
„
En la resolución de circuitos en muchas
ocasiones se presenta la posibilidad de
encontrar fuentes de corriente o de tensión
constante.
constante
En estos casos a veces es muy conveniente
realizar la transformación de una fuente de
corriente en tensión o viceversa.
Esta transformación no debe alterar de
ninguna manera al circuito involucrado.
29
„
„
La condición de que ambos generadores produzcan el
efecto
f
equivalente
i l
en lla resistencia
i
i d
de carga RL
En otras palabras, la caída de tensión en RL deberá
ser la misma,
misma como así también la potencia consumida
consumida.
R P I = E y RS = R P
RS
a
a
I
IL
RL
E
b
IL
I
RP
IL
RL
IL
IP
b
30
2.3.
2
3 COMPONENTES
PASIVOS LINEALES
31
2.3. COMPONENTES PASIVOS
LINEALES
Los componentes pasivos lineales reciben su
denominación a partir de que para que actúen, es
necesario someterlos a tensión o corriente.
Responden a la ley de Ohm.
Ohm
„ Resistencias
„
…
„
Inductancias
…
…
„
Producen caídas de tensión tanto en c.c o en c.a
En c.c. solo queda limitada a resistencia
En c.a.
c a aparece se produce una oposición denomina reactancia
inductiva. La corriente atrasa de la tensión.
Condensadores
…
…
…
En c.c.
c c se comportan como circuitos abiertos
En c.a. aparece una reactancia capacitaba.
En ellos se acumula energía de campo eléctrico y producen un
adelanto de la corriente respecto a la tensión
tensión.
32
RESISTENCIAS
33
RESISTENCIAS
Presentan oposición a la circulación de corriente.
Símbolos utilizados.
„
Símbolos de
resistencias fijas
Símbolos de
resistencias
variables
Símbolos de
potenciómetros
34
Su utilización es masiva
„ Diferentes formas y tipos,
p
tanto fijas
j como
variables.
„ La construcción de estos componentes se
realizan por distintos procesos resultando
dif
diferentes
t tipo
ti
„
… Pirolíticas
… Metalizadas
… Bobinadas
35
„
Pirolíticas
Se elaboran a partir de depósitos de grafito sobre un cilindro de
porcelana. Una hélice construida en el mismo g
p
grafito
determina el valor óhmico de la misma. Los terminales para
conectarla al circuito están asegurados a sus extremos
mediante casquillos de hierro
hierro. Dichos terminales son de hierro
estañado.
… Una vez terminada la resistencia, se le aplica una capa de
pintura
i t
y franjas
f
j de
d color
l para definir
d fi i su valor
l y tolerancia.
t l
i
… Varían considerablemente con la temperatura
Hélice en al
grafito o metal
…
Terminal de
hierro estañado
Casquillo
36
„
Metalizadas
… Se
construcción similar a las pirolíticas pero con una
hélice de metal
… No dependen tanto su valor con la temperatura
… Se utiliza en aplicaciones especiales tales como
instrumentos de medida.
Se fabrican hasta 4 W
1/2W
1W
2W
4W
37
Bobinadas
ob adas
„
„
„
„
Se usan para potencias mayores a 4 W
Se usa alambre de nicrome o niquelina
q
que p
q
pueden ser
fijas o ajustables.
Algunas de estas están vitrificadas para evitar la
h medad
humedad.
A las ajustables se les deja una zona sin el
revestimiento para que accione una brida de hierro que
oficia de cursor que se fija con un un tornillo
3.000Ω
tornillo
Detalles
constructivos
R i t
Resistencia
i fij
fija
R i t
Resistencia
i ajustable
j t bl
38
39
40
Resistores, Valores estándar
„
Los valores comerciales de las resistencias están
estandarizados
A estos valores se le agregan ceros
„
Los valores standars son:
„
E6: 1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8
E12: 1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.7 3.3 3.9 4.7 5.6 6.8 8.2
E24: 1.0 1.1 1.2 1.3 1.5 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.7 3.0 3.3 3.6 3.9 4.3
4.7 5.1 5.6 6.2 6.8 7.5 8.2 9.1
… E48: 1.0 1.05 1.10 1.15 1.21 1.27 1.33 1.40 1.47 1.54 1.62 1.69
1.78 1.87 1.96 2.05 2.15 2.26 2.37 2.49 2.61 2.74 2.87 3.01 3.16
3 32 3
3.32
3.48
48 3
3.65
65 3.83
3 83 4.02
4 02 4.22
4 22 4.42
4 42 4.64
4 64 4.87
4 87 5
5.11
11 5
5.36
36 5
5.62
62 5
5.90
90
6.19 6.49 6.81 7.15 7.50 7.87 8.25 8.66 9.09 9.53
…
…
…
„
Tolerancias de las series :E6 20% - E12 10% - E24 5% E48 2%
41
Resistencias de montaje superficial
Para circuitos integrados se utiliza mas el modelo SMD , que esta formado por resistencias de montaje superficial.
En lugar de colores se utiliza una codificación numérica de tres cifras:
l
d
l
l
df
ó
é
d
f
42
Resistencias ajustables
„
Se utilizan cuando se necesitan resistencias variables
…
De alambre: Para disipaciones grandes poseen una brida que
se ajusta con un tornillo
tornillo
…
Preset: Para aplicaciones de poca disipación, se utilizan los
potenciómetros
pote
c ó et os de preajuste,
p eajuste, denominados
de o
ados p
pre-set
e set Cuerpo del pot
pot.
de ajuste
Pista de grafito
…
Cursor móvil
Pista metálica
del cursor
Terminales
Trimpot: Para ajuste preciso se usan trimpot (multivueltas)
43
De alambre
44
Pre-Set
45
Trimpot
46
47
Potenciómetros de ajuste continuo
„
„
Se utilizan en controles de volumen, controles de tono,
ajuste de diferentes variables en instrumental de
medida,, etc.
Su fabricación es similar a los de preajuste con pista de
grafito circular, que poseen un eje y también se fabrican
con forma lineal
lineal.
Los circulares poseen una pista circular de grafito cuyo
desarrollo es de aproximadamente 270º. En ella se desliza un
cursor adosado al eje mediante el cual se controla.
… Los lineales poseen una pista de grafito rectilínea en la cual se
apoya un cursos deslizante al que tiene acceso el usuario.
… permiten una disipación de 1/2W y se fabrican de diferentes
valores.
…
„
Se fabrican de dos tipos
Lineales: la resistencia varía linealmente con el ángulo descrito
por el cursor
… Logaritmicos: Tienen una variación logarítmica.
…
„
Estos últimos son los destinados al control de volumen (el oído
humano responde a los estímulos sonoros en forma logarítmica)
48
Rosca de
sujeción
Ej
Eje
Cuerpo del
potenciómetr
o
Terminales de
conexión
Potenciómetro
49
INDUCTORES O
INDUCTANCIAS
50
INDUCTORES O INDUCTANCIAS
„
„
„
Un inductor o bobina es un componente pasivo de un
circuito eléctrico que
que, debido al fenómeno de la
autoinducción, almacena energía en forma de campo
magnético.
Un inductor está constituido normalmente por una
cabeza hueca de una bobina de conductor, típicamente
alambre o hilo de cobre esmaltado.
esmaltado
Existen inductores con núcleo de aire o con núcleo
hecho de material ferroso (por ejemplo, acero
magnético), para incrementar su capacidad de
magnetismo.
51
NÚCLEO DE AIRE
52
53
v,i
i
B
E=V
B
B
i
E
L
V/RL=I final
I
Valor de régimen
RL
t
t1
„
„
„
Cuando se cierra la llave, el potencial se establece
instantáneamente (línea de trazo), pero la corriente demora
en alcanzar su valor final.
Henry atribuyó este retraso de la corriente al campo B ya
que en diferentes experiencias realizadas, aumentando el
número de espiras
p
del arrollamiento,, aumentó B,, y encontró
entonces que el tiempo en alcanzar el valor final de la
corriente se hacía proporcional al campo.
La corriente final se obtiene realizando el cociente entre la
tensión aplicada y la resistencia que posee el arrollamiento.
54
„
i
E
B
B
Si se aumenta la
inductancia aumentando
el número de vueltas de
la bobina, entonces la
corriente se retrasa más
L
RL
i
Mayor
inductancia
i
t
Menor
inductancia
t
55
„
Si es alimentado por una
corriente senoidal de
determinada amplitud
amplitud, la
tención que caerá en la
inductancia dependerá
de la frecuencia de la
corriente:
… Menor frecuencia
Implica menor caída
de tensión
56
Comportamiento en corriente continua
„
Una bobina ideal en corriente continua se comporta como un
cortocircuito (conductor ideal), ya que al ser i(t) constante, es
decir, no varía con el tiempo, no hay autoinducción de ninguna
fem
f.e.m.
„
En régimen transitorio, esto es, al conectar o desconectar un
circuito con bobina, suceden fenómenos electromagnéticos que
inciden sobre la corriente
Energía almacenada
„
„
La bobina almacena energía eléctrica en forma de campo
magnético
éti cuando
d aumenta
t lla iintensidad
t
id d d
de corriente,
i t
devolviéndola cuando ésta disminuye.
Matemáticamente se puede demostrar que la energía U,
almacenada por una bobina con inductancia L
L, que es recorrida por
una corriente de intensidad I, viene dada por
57
Inductores en serie y paralelo
„
Inductores en serie
LT = L1 + L2 + L3
LT = L1 + L2 + L3 +
+......+
+ LN
58
„
Inductores en paralelo
1/LT = 1/L1 + 1/L2 + 1/L3
1/LT = 1/L1 + 1/L2 + 1/L3 + .... 1/LN
59
CONDENSADORES
o CAPACITORES
60
CONDENSADORES
Armadura
Fem
+
−
+ + + + + + +
− − − − − −
E
+ + + + + + +
− − − − − − −
+ + + + +
− − − −
+ + + + +
− − − − −
E campo
Dieléctrico
Armadura
„
Si se dispone de dos placas conductoras (armaduras)
separadas por un elemento aislador de poco espesor
(di lé t i ) y se conectan
(dieléctrico)
t a ellas
ll llos tterminales
i l d
de un
generador de tensión continua, se observará que no se
producirá ningún paso de corriente por el dieléctrico, pero
si habrá una acumulación de cargas en la armadura
armadura, hasta
que el par de conductores adquiere el mismo potencial
que el generador.
61
Armadura
Fem
+
−
+ + + + + + +
− − − − − −
E
+ + + + + + +
− − − − − − −
+ + + + +
− − − −
+ + + + +
− − − − −
E campo
Dieléctrico
Armadura
„
Si se elimina la tensión aplicada, la acumulación de cargas
se mantiene debido a la fuerza de atracción eléctrica.
62
Fem
„
+
−
+ + + + + + +
− − − − − −
E
+ + + + + + +
− − − − − − −
+ + + + +
− − − −
Resistencia
+ + + + +
− − − − −
Una ves que se produjo la acumulación de cargas si se unen
las armaduras con un conductor, se producirá una corriente
muy breve
b
entre
t ellas,
ll
y se d
descargará,
á ell condensador,
d
d
quedando el mismo en las condiciones iniciales.
EL CAMPO ELÉCTRICO
É
E ALMACENANDO ENERGÍA
Í
POTENCIAL.
63
Capacidad:
p
„
Es la posibilidad de acumulación de cargas eléctricas de
un capacitor
p
(o
( condensador).
)
q = CV
„
„
La posibilidad de acumular cargas (q) entre dos
conductores, es directamente proporcional al potencial
que posee
poseen e
entre
ee
ellos
os ((V)) po
por u
una
a co
constante
s a e de
proporcionalidad llamada Capacidad.
La capacidad
p
depende
p
de las características, forma y
tamaño que poseen los conductores
C = q/V
[Faradios] = [Columbios]/[Voltios]
64
Unidades
Símbolos de condensadores
1 Microfaradio = 10-6 F = 103 nF
1 Nanofaradio = 10-9 F = 103 pF
1 Picofaradio = pF = μμF = 10-12 F
Fijo
Variable
Electrolítico
65
Capacidad
p
„
La capacidad es directamente proporcional a la
superficie de las armaduras e inversamente
proporcional a la separación multiplicado por una
constante:
C = εS/d
…ε
es la constante dieléctrica del material del aislador;
… S es el área de las armaduras
… d es la separación entre ellas (espesor del dieléctrico).
66
Dieléctrico
„ El material empleado en el dieléctrico es un
elemento muy importante determina factores
tales como:
tensión de funcionamiento sin que se
rompa LA RIGIDEZ DIELÉCTRICA
… Capacidad,
p
,
… Máxima
„
„
debido a la mayor o menor facilidad de cortarlo en
láminas muy delgadas;
y a su mayor o menor polarización;
l i
ió
… pérdidas
„
dieléctricas
existe una corriente muy débil que tenderá a que se
descargue el condensador en un tiempo determinado.
67
Corriente Alterna
„
„
Cuando se le aplica una corriente alterna armónica al
condensador, el mismo se carga y descarga
sucesivamente.
Se puede asegurar que se produce una verdadera
circulación
i l ió d
de corriente
i t a aunque lla misma
i
no flfluya a
través del dieléctrico
I
V
I
V
C
ωt
A
„
Sin embargo
Si
b
se producirá
d i á un d
desfasaje
f
j entre
t é
ésta
t y lla
tensión aplicada, de forma que cuando la corriente está
en su máximo valor
valor, la tensión pasará en ese instante por
cero.
68
„
Si es alimentado por una
corriente senoidal de
determinada amplitud
amplitud, la
tención que caerá en el
capasitor dependerá de
la frecuencia de la
corriente:
… Menor frecuencia
Implica mayor caída
de tensión
69
Vc
Mayor
p
Capacidad
Vc
t
Menor
Capacidad
t
70
Construcción de condensadores
„
Amplio surtido
s rtido de tipos de diferentes
… Cerámicos
… Plástico
… Mica
… Poliéster
… Electrolíticos,
etc
71
72
Cerámicos
„
„
„
Están construidos por una base de cerámica (tubular,
lentejuela, rectangulares o cadrados),
) cuyas superficies
f
interior y exterior están metalizadas con plata y sobre
ella dispuestos
p
los terminales mediante un casquillo
q
soldado o arrollados al tubo. Sobre este conjunto hay
una envoltura aislante, tanto eléctricamente como para
que no p
q
penetre la humedad.
Se utilizan en circuitos de alta frecuencia, con tipos
compensados en temperatura (varían mucho con ella) y
bajas tolerancias,
tolerancias y son usados también en bajas
frecuencias, especialmente para separar corriente
continua de alterna.
El valor de capacidad está marcado en el cuerpo del
condensador, como así también su tensión de trabajo,
siendo la más común de 50 Volt.
73
CAPACITORES
CERAMICOS DISCO
1kv a 3kv
3kv, 500V,
500V 25V a 50V
CAPACITORES S
CERAMICOS X1 Y1
CAPACITORES
CERAMICO
MULTICAPA
CAP. CERAMICO
MULTICAPA SMD
CAPACITORES
PLATE
74
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
p
caso y metal vaporizado
p
en el segundo).
g
)
Según el dieléctrico usado se pueden distinguir estos tipos
comerciales:
…
…
…
…
…
…
KS: styroflex, constituidos por láminas de metal y poliestireno como
dieléctrico.
KP: formados por láminas de metal y dieléctrico de polipropileno.
MKP dieléctrico
MKP:
di lé t i de
d polipropileno
li
il
y armaduras
d
d
de metal
t l vaporizado.
i d
MKY: dieléctrico de polipropileno de gran calidad y láminas de metal
vaporizado.
MKT: láminas de metal vaporizado y dieléctrico de teraftalato de
polietileno (poliéster).
MKC: makrofol, metal vaporizado para las armaduras y policarbonato
para el dieléctrico.
75
CAPACIORES DE POLYESTER
76
CAP.POLIPROP.CONMUTACION KOM
POLYESTER EPCOS
CAP.POLIESTER BAJA TENSION
CAP.POLYESTER ETHER
77
POLYESTER CAJA
PLASTICA EPCOS
CAP.POLIPROPILENO
78
Capacitores antiguos
de film plástico
p
79
Capacitores antiguos
g
C1: de poliester,
C2 a C4: cerámicos
80
Capacitores de Mica
„
El dieléctrico utilizado en este tipo de
capacitores es la mica o silicato de
potasio y se caracterizan p
por
aluminio y p
bajas pérdidas, ancho rango de
frecuencias y alta estabilidad con la
temperatura y el tiempo.
81
82
Capasitores
p
antiguos
g
de mica
83
Capacitores electrolíticos
„
„
„
En estos capacitores una de las armaduras es de
metal mientras q
que la otra está constituida por
p un
conductor iónico o electrolito.
Presentan unos altos valores capacitivos en relación al
tamaño y en la mayoría de los casos son polarizados.
polarizados
Podemos distinguir dos tipos:
Electrolíticos de aluminio: la armadura metálica es de
al minio y el electrolito de tetraborato armónico
aluminio
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
tamaño. Por otra
parte las tensiones nominales que soportan son menores
que los de aluminio y su costo es algo más elevado.
…
84
„
Las principales características de los capacitores
electrolíticos son
…
…
…
…
…
…
…
…
…
„
Capacitancia en la gama de 1uF a 220.000 uF.
T
Tensiones
i
de
d ttrabajo
b j entre
t 2y1
1.000
000 V
V.
Tolerancia entre –20% y +50%, generalmente.
La corriente de fuga
g es relativamente alta o sea q
que la
aislamiento no es excelente.
Son polarizados, se debe respetar la polaridad.
La capacidad aumenta a medida que el capacitor envejece
envejece.
Tienen una duración limitada.
La Capacitancia varía ligeramente con la tensión.
Los capacitores electrolíticos no se usan en circuitos de alta
frecuencia, se usan en circuitos de baja frecuencia, uso general
y corriente continua.
Tiene polaridad
…
Normalmente se marca el negativo con el signo o el terminal
negativo es el de menor longitud
longitud.
85
CAP.
ELECTROLITICO
CAP. TANTALIO
86
CAPACITORES
ELECTROLITICOS
SMD
CAPACITORES
ELECTROLITICOS
BIPOLARES
CAP.ELEC.BLINDADO
87
CAP DE TANTALIO SMD
CAP.
CAP DE TANTALIO
CAP.
88
Capacitores antiguos
Electrolíticos
89
Capacitores antiguos
De papel
p p
90
Capacitores de doble capa
eléctrica
„
„
Estos capacitores también se conocen como
supercapacitores o CAEV debido a la gran capacidad
que tienen por unidad de volumen.
Se diferencian de los capacitores convencionales en que
no usan dieléctrico por lo que son muy delgados. Las
características eléctricas más significativas desde el
punto de su aplicación como fuente acumulada de
energía son: altos valores capacitivos para reducidos
tamaños, corriente de fugas muy baja, alta
resistencia
i t
i serie,
i y pequeños
ñ valores
l
de
d tensión.
t
ió
91
92
Capacitores Variables y
Ajustables
j
„
„
„
Presentan una capacidad que podemos variar entre
ciertos límites
límites.
Se puede distinguir
Capacitores
p
variables (o
( Tanden))
…
„
su aplicación conlleva la variación con cierta
frecuencia (por ejemplo sintonizadores)
Capacitores
p
ajustables
j
(o
( trimmers):
)
…
Normalmente son ajustados una sola vez
(aplicaciones de reparación y puesta a punto).
93
„
La variación de la capacidad se lleva a cabo mediante el
desplazamiento mecánico entre las placas enfrentadas.
„
La relación con que varían su capacidad respecto al ángulo de
rotación viene determinada por la forma constructiva de las placas
enfrentadas,
e
e tadas, obedec
obedeciendo
e do a d
distintas
st tas leyes
eyes de variación,
a ac ó , e
entre
t e las
as
que destacan la lineal, logarítmica y cuadrática corregida.
94
95
IDENTIFICACIÓN DE
CAPACITORES
„
„
„
Para identificar los condensadores existen
diferentes alternativas q
que dependen
p
del tipo
p y del
fabricantes
Algunos disponen de un código de colores y otros de
cierta nomenclatura escrita en la superficie
superficie.
Las principales características son
…
…
…
…
…
„
capacidad nominal
tolerancia
tensión
coeficiente de temperatura,
dependiendo de cada tipo traerán unas características u otras.
Debemos destacar que la fuente más fiable a la hora de
la identificación son las características que nos
proporciona el fabricante.
96
Capacitor de 100 nF
con diferentes
códigos
Capacitor de 22 nF
con diferentes
códigos.
97
Capacitores
p
cerámicos tipo
p p
placa, g
grupo
p 1 y 2.
98
Capacitores
p
cerámicos tipo
p disco, g
grupo
p 1.
99
Capacitores
p
cerámicos tipo
p disco, g
grupo
p 2.
100
Capacitores cerámicos tubulares.
CÓDIGO DE COLORES
101
Capacitores cerámicos tubulares.
CÓDIGO
Ó
DE MARCAS
102
Capacitores de plástico
CÓDIGO
Ó
DE COLORES
103
Capacitores de plástico
CÓDIGO
Ó
DE MARCAS
104
Capacitores electrolíticos
Estos capacitores siempre indican la capacidad en
microfaradios y la máxima tensión de trabajo en voltios.
voltios
Dependiendo del fabricante también pueden venir indicados
otros parámetros como la temperatura y la máxima frecuencia
a la que pueden trabajar.
trabajar
Tenemos que poner especial atención en la identificación de la
polaridad. Las formas más usuales de indicación por parte de
los fabricantes son las siguientes:
105
Capacitores de tantalio
Actualmente estos capacitores no usan el código de colores
(los más antiguos, si).
Con el código de marcas la capacidad se indica en
microfaradios y la máxima tensión de trabajo en voltios.
El terminal
t
i l positivo
iti
se iindica
di con ell signo
i
+
+:
106
107
Capacitores en serie y paralelo
„
Capacitores en serie
1/CT = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + 1/C4
1/CT = 1/C1 + 1/C2 + ....+
+ 1/CN
108
„
Capacitores en paralelo
CT = C1 + C2 + C3 + C4
1/LT = 1/L1 + 1/L2 + 1/L3 + .... 1/LN
CT = C1 + C2 + .....+ CN
109
2.4 COMPONENTES
PASIVOS NO
LINEALES
110
2.4
2
4 COMPONENTES PASIVOS
NO LINEALES
Los componentes pasivos no lineales son
aquellos
ll que no responden
d a la
l ley
l de
d
Ohm.
„ Se dispone de una gran variedad de
que con sus distintas
estos elementos q
propiedades permiten aplicaciones
y útiles en circuitos tanto eléctricos
muy
como electrónicos.
„
111
Diodos.
„
„
„
Poseen dos terminales que se denominan ánodo y
cátodo.
cátodo
Se usan para convertir corriente alterna en continua.
Deja
j p
pasar la corriente en un solo sentido
A
Ánodo (+)
(-)
(a)
Cátodo
mayor presión = P1
Equivalente al ánodo
B
G
menor presión = P2
Equivale al cátodo
(b)
112
+
E
+
−
I RL
Diodo polarizado en forma directa (1)
E
I RL
Llave cerrada (1a)
E
−
II=0
0 RL
Diodo polarizado en forma inversa (2)
E
RL
Llave abierta (1b)
Q≠0
Q=0
113
Rectificado
114
ánodo
cátodo
1N4007
ánodo
cátodo
115
116
Diferentes tipos de diodos
Di i d
Disipadores
d
de calor
l
Diodo de gran potencia
117
118
Termistores
„
Componentes en los cuales su resistencia
varía con la temperatura.
… NTC
„
la resistencia disminuye con la temperatura
… PTC
„
„
la resistencia aumenta con la temperatura
p
La respuesta de ambos de la resistencia en
función de la temperatura es logarítmica.
119
RTH Ω
R TH Ω
105
102
104
103
101
104
T ºC
C
0º
300º
100º
200º
(a)
NTC
la resistencia
disminuye con la
t
temperatura
t
T ºC
0º
100º
(b)
200º
PTC
la resistencia
aumenta con la
temperatura
120
APLICACIONES
„
Los NTC tienen su mayor aplicación en
sistemas de medición de temperatura y control.
… Ejemplos
son los termómetros del tipo clínico que se
utilizan mucho en neonatología para control del
ambiente de las incubadoras.
„
Los PTC, son muy utilizados para proteger a los
motores eléctricos por sobretemperatura.
… Se
colocan en el interior de los arrollamientos durante
su fabricación y sensan permanentemente la
temperatura
p
del alambre de las bobinas mediante un
circuito al efecto. Cuando se llega a cierto umbral,
generalmente más de 80º centígrados, dan una señal
y desconectan al motor.
… También los PTC tienen aplicaciones domésticas,
tales como los controles de temperatura de
lavarropas automáticos
automáticos, freezer y heladeras
heladeras.
121
122
123
Fotoresistores
„
„
„
Su resistencia varía con la luz y se denominan
fotoresistores o LDR (resistencia variable con la luz)
luz).
SE fabrican con cadmio y selenio y el valor de la
resistencia disminuye con la luz.
Son muy utilizados, incorporados en circuitos al efecto,
para el control de las luces de iluminación públicas,
ya que automáticamente se encienden al faltar la luz
solar y se apagan al aparecer el sol. Asimismo, también
se utilizan en controles automáticos del brillo de una
pantalla de televisión, y como control de brillo de luces
incandescentes.
124
125
Varistores
„
„
Resistencias variables en las que el valor de la
resistencia
i t
i di
disminuye
i
a mediada
di d que se iincrementa
t ell
voltaje al que se somete al elemento.
Se conocen como VDL: (voltaje dependent resistor)
resistor).
Característica Tensión-Corriente de
Varistores de óxido de zinc (ZnO) y
silicio carbono (SiC)
126
Varistor de alta tensión
127
PRECAUCIONES CON LA
CORRIENTE ELÉCTRICA
128
FIN
Teoría de Circuitos
Ingeniería Electrónica
Miguel Peña
129
130