Electrónica Aplicada - Nociones Básicas PDF

1.1.1 Electricidad básica La Electricidad básica conlleva conocer un conjunto de conceptos, leyes, teorías, etcétera que sin ánimo de ser prolijos se han agrupado, para facilitar su estudio. Desde la antigüedad, se conocían los fenómenos eléctricos en la naturalez...

1.1.1 Electricidad básica La Electricidad básica conlleva conocer un conjunto de conceptos, leyes, teorías, etcétera que sin ánimo de ser prolijos se han agrupado, para facilitar su estudio. Desde la antigüedad, se conocían los fenómenos eléctricos en la naturaleza: Tales de Mileto: 600 años antes de Cristo, demostró las propiedades eléctricas del ámbar que al frotarlo con un trozo de lana observó atraía objetos pequeños, lo que dio lugar al estudio racional de estas propiedades y se apartó de las explicaciones sobrenaturales previas. Teofrasto (374-287 aC): filósofo griego que descubrió la propiedad eléctrica en una «piedra de lince». En un tratado escrito tres siglos después de Tales, estableció que otras sustancias también tenían esta propiedad, lo que se considera el primer estudio científico sobre la electricidad. Los antiguos atribuían la propiedad del ámbar a una fuerza oculta, Platón a una «aspiración» y Plutarco creía que el frotamiento destapaba los poros del ámbar y causaba una circulación del aire. William Gilbert (1544-1603):físico y médico inglés al servicio de la reina Isabel I, estudió los imanes para mejorar la precisión de las brújulas náuticas. Se le atribuye el descubrimiento de la electricidad y fue el primero en aplicar el término «eléctrico» a sus experimentos de 1600. Verificó que muchas sustancias se comportaban como el ámbar al ser frotadas y las llamó cuerpos eléctricos, mientras que aquellas que no ejercían atracción se llamaron cuerpos anaeléctricos. También fue el primero en demostrar experimentalmente el magnetismo terrestre en su obra «De Magnete, Magneticisque Corporibus, et de Magno Magnete Tellure», publicada en 1600 y siendo la primera obra científica impresa en Inglaterra. Los experimentos llevaron a la conclusión de que la electrificación era un efecto en la superficie de los cuerpos, donde aparecía una «virtud» o «fluido» eléctrico, que hoy en día se conoce como carga eléctrica. Benjamín Franklin (1706-1790) un científico de América, realizó experimentos sobre la electricidad desde 1747. En 1752, durante una tormenta, él ató una cometa con un esqueleto de metal a un hilo de seda con una llave metálica en el extremo, y demostró que la llave se cargaba de electricidad, lo que significaba que las nubes están cargadas de electricidad y los rayos son descargas eléctricas. Gracias a este experimento, creó su famoso invento, el pararrayos. Además, presentó la «teoría del fluido único» para explicar los dos tipos de electricidad atmosférica, positiva y negativa, a partir de la observación del comportamiento de las varillas de ámbar y otros conductores eléctricos. Luigi Galvani ( 1737-1798) ): médico y físico italiano, descubrió accidentalmente que al tocar las patas de una rana muerta con un aparato electrificado, se contraían, lo que llevó a su teoría de la «electricidad animal». Esta teoría no era compartida por Alessandro Volta, un compatriota suyo, quien creía que la corriente eléctrica era causada por las placas conductoras y no por los músculos del animal. Alessandro Volta (1745-1827: hacia 1800 creo la conocida pila de Volta o voltaica, precursora de las actuales baterías eléctricas.  André-Marie Ampère (1775-1836): estableció los principios del electromagnetismo, una rama de la Física que estudia y unifica los fenómenos eléctricos y magnéticos. En su experimentación con conductores, determinó que si las corrientes eléctricas llevaban la misma dirección, los conductores se atraían y si las direcciones eran contrarias, se repelían. La unidad de medida de la intensidad de la corriente eléctrica fue denominada «amperio» en su honor. Michael Faraday (1791-1867): En 1831 analizando las consecuencias de la Ley de Ampère descubrió que el trabajo mecánico empleado en mover un imán podía transformarse en corriente eléctrica. Faraday con estos descubrimientos hizo posible la invención del generador eléctrico o dinamo, el transformador y fue precursor de los motores eléctricos. Aunque Volta había inventado hacia el año 1800 la pila eléctrica, primera vez que se producía electricidad, esta era en corriente continua y pequeñas cantidades. Los descubrimientos de Faraday a principios del Siglo XIX (1820-30), permiten la producción de la energía eléctrica en cantidades mayores (generador). Samuel Morse (1791-1872): en 1835 concibió la idea de utilizar un simple circuito electromagnético para transmitir información: el telégrafo. James Clerk Maxwell (1831-1879): formuló eñ desarrollo matemático de la teoría electromagnética e introdujo las cuatro ecuaciones del electromagnetismo deduciendo que la luz era una onda electromagnética y sentando las bases de la óptica moderna. Alexander Graham Bell (1847-1922): realizó las primeras aplicaciones basadas en la teoría de propagación de las ondas electromagnéticas vio la luz. En 1872 inventó el teléfono. Thomas Alva Edison (1847-1931): demostró en 1879 la utilidad de la bombilla incandescente y, después de presentar su invento, se dedicó a perfeccionarlo y a fabricar la dinamo para generar la corriente eléctrica necesaria para encender la bombilla. En Navidad de ese año, Edison realizó la primera demostración pública de su bombilla incandescente ante 3,000 personas en los laboratorios Alexander Graham Bell en Menlo Park. En 1882, inauguró en Nueva York la primera central eléctrica del mundo para alumbrado público, iluminando la calle Wall Street en Manhattan con una potencia total de 30 KW. John Bardeen (1908-1991), físico estadounidense, descubrió en 1948 junto a sus compatriotas Walter Brattain y Willian Shockley el transistor y las propiedades de los materiales semiconductores por lo que consiguieron el Nobel en 1956. El transistor era capaz de realizar la mayoría de las funciones de los tubos de vacío, muy voluminosos y poco efectivos. En 1951, se incorporó a la Universidad de Illinois, donde desarrolló la teoría de la superconductividad por lo que obtuvo su segundo Nobel en 1972. Nociones básicas Los átomos están compuestos de protones, neutrones y electrones, y la fuerza de atracción entre los electrones y el núcleo es eléctrica. La carga total del átomo es neutral, pero se usan términos como carga positiva (+) para describir la carga del núcleo y carga negativa (-) para describir la carga de los electrones. La fuerza de atracción entre el núcleo y los electrones equilibra la fuerza centrifuga de los electrones, manteniendo al átomo en su forma estable. Los electrones están involucrados en muchos fenómenos, incluido el flujo de corriente eléctrica y la conducción de calor. El cátodo calentado en los tubos de vacío emite una corriente de electrones que puede utilizarse para amplificar o rectificar una corriente eléctrica y producir imágenes visibles o rayos X. El átomo más sencillo y ligero es el hidrógeno con un solo electrón, el átomo de oxígeno tiene, en total, ocho electrones, el de aluminio contiene ya trece electrones en tres órbitas de distinto diámetro y el más más pesado que existe en la Naturaleza, el del uranio, tiene 92 electrones en siete órbitas. Existen tres clasificaciones de materiales en cuanto a su capacidad para conducir la electricidad: Conductores: tienen un gran número de electrones en la banda de conducción, lo que les permite conducir fácilmente la corriente eléctrica. Aislantes: tienen los electrones fuertemente ligados a sus núcleos atómicos, por lo que no son capaces de conducir. Semiconductores: bajo condiciones normales son malos conductores, pero si se les aplica energía exterior, los electrones pueden saltar a la banda de conducción y convertirse en buenos conductores. La capacidad de los materiales para conducir la corriente eléctrica varía dependiendo de su resistencia al paso de dicha corriente. Los mejores conductores son los metales como el oro, plata, cobre y aluminio, mientras que los mejores aislantes son el vidrio, la mica y algunos materiales sintéticos como el PVC. La conductividad de los materiales puede variar dependiendo de muchas condiciones, como la humedad, la composición química, etc. Dos cargas iguales se repelen Dos opuestas se atraen Unos materiales son conductores, tienen más electrones frente a otros, los aislantes. Si ponemos una carga positiva en un extremo del cable, los electrones (carga negativa) se verán atraídos y empezarán a moverse hacia el extremo del cable, generando el flujo eléctrico. En realidad lo que se hace es poner en los extremos del cable una fuente de tensión, o, dicho en forma común, se aplica un voltaje o diferencia de potencial. Podríamos decir que la tensión, diferencia de potencial o el voltaje es la fuerza que pone en movimiento a los electrones. La tensión en el Sistema Internacional de Unidades se expresa en voltios. Una pila AA tiene una tensión de 1,5v (voltios) y una batería estándar de automóvil 12v. La corriente eléctrica es el efecto de aplicar una tensión a un circuito eléctrico. Se define como la cantidad de carga que atraviesa una sección del conductor por unidad de tiempo. La corriente eléctrica se mide en amperios o Ampères (A). Los submúltiplos más usuales del amperio son el miliamperio (mA), la milésima parte del amperio, (1A = 1.000 mA) y el microamperio (LA) que es la millonésima parte del amperio, (1A= 1.000.000 MA). Para que haya una corriente eléctrica es necesario un generador de tensión conectado por un conductor. Este generador, un aparato de consumo con resistencia, las líneas de conexión y el interruptor forman un circuito eléctrico sencillo. La electricidad es una forma de energía originada por el movimiento ordenado de electrones en un circuito eléctrico. La corriente eléctrica se produce cuando se aplica una diferencia de potencial eléctrico (voltaje) suficientemente grande que puede empujar a los electrones de un átomo a otro. La tensión (fuerza, voltaje) es necesaria para que circule la corriente eléctrica a través de un conductor. La electricidad es una de varias formas de energía. Por último, conviene recordar que la velocidad de la corriente eléctrica no coincide con la velocidad de la luz en el vacío, dependiendo del material porque no todos tienen la misma conductividad. Para que haya una corriente eléctrica es necesario un generador de tensión conectado por un conductor. Este generador, un aparato de consumo con resistencia, las líneas de conexión y el interruptor forman un circuito eléctrico sencillo. La electricidad es una forma de energía originada por el movimiento ordenado de electrones en un circuito eléctrico. La corriente eléctrica se produce cuando se aplica una diferencia de potencial eléctrico (voltaje) suficientemente grande que puede empujar a los electrones de un átomo a otro. La tensión (fuerza, voltaje) es necesaria para que circule la corriente eléctrica a través de un conductor. La electricidad es una de varias formas de energía. Por último, conviene recordar que la velocidad de la corriente eléctrica no coincide con la velocidad de la luz en el vacío, dependiendo del material porque no todos tienen la misma conductividad. Circuitos y Magnetismo El magnetismo es un fenómeno físico que se refiere a la propiedad que tienen ciertos materiales de generar un campo magnético. Este campo magnético puede interactuar con otros materiales magnéticos o con materiales conductores que estén sometidos a una corriente eléctrica. Los imanes son los materiales más conocidos que poseen magnetismo, y están compuestos por átomos que tienen un momento magnético intrínseco. Además, el magnetismo es una característica necesaria para el funcionamiento de muchos dispositivos eléctricos, como motores, generadores y transformadores. Los circuitos y el magnetismo están estrechamente relacionados. El magnetismo es un fenómeno que puede surgir de la fusión de cargas positivas y negativas de protones y neutrones en los circuitos. Todos los dispositivos que funcionan con electricidad generan un campo magnético, que es esencial para su correcto funcionamiento, especialmente si se trata de un dispositivo que convierte la corriente eléctrica en movimiento. Los circuitos magnéticos consisten en una bobina que induce el magnetismo y una zona por donde se iniciará y circulará el campo magnético. Para determinar el valor ideal de un campo magnético para una máquina eléctrica, se debe determinar la «excitación magnética», que se denomina con la letra H y se puede calcular utilizando la fórmula H = N * I / L, donde N es el número de vueltas de la bobina alrededor del circuito magnético, I es la intensidad de la corriente que circula en la bobina y L es la longitud total del circuito magnético. El resultado de esta fórmula se expresa en A/m (amperios por metro). Generación de campos: las corrientes eléctricas en un conductor generan un campo magnético alrededor del conductor. Del mismo modo, un cambio en un campo magnético puede generar una corriente eléctrica en un conductor. Fuerzas electromagnéticas: la interacción de los campos eléctricos y magnéticos puede generar fuerzas electromagnéticas, como la fuerza de Lorentz. Electromagnetismo: es una teoría que describe la interacción entre los campos eléctricos y magnéticos. Inducción electromagnética: es un fenómeno por el cual un campo magnético variable puede generar una corriente eléctrica en un conductor. Este fenómeno fue descubierto por Michael Faraday en 1831. Se basa en la relación entre el campo magnético y el movimiento de las cargas eléctricas. Cuando un conductor está sometido a un campo magnético variable, las cargas en su interior experimentan una fuerza, lo que conduce a una corriente eléctrica. Esta corriente es proporcional a la tasa de cambio del campo magnético. La ley de Faraday describe la relación matemática entre el campo magnético y la corriente eléctrica generada. Esta ley afirma que la corriente eléctrica generada en un conductor es proporcional a la tasa de cambio del flujo magnético a través de una superficie cerrada que lo rodea. Hay una relación directa entre la Inducción Electromagnética y la Fuerza Electromotriz. La EMF se produce cuando un campo magnético variable es aplicado a un conductor, como una bobina de cobre, generando una corriente eléctrica. Esta corriente eléctrica puede ser medida en términos de Fuerza Electromotriz.  Fuerza Electromotriz (EMF): se puede describir como una fuerza generada por diferentes medios que son capaces de producir corriente eléctrica: Directa donde la corriente es constante Alterna donde la corriente es variable en un período de tiempo Frotamiento Inducción cuando se involucra un imán en movimiento y su fuerza magnética Temperatura cuando dos metales son calentados a temperaturas diferentes Reacciones químicas cuando un dispositivo utiliza reacciones químicas para producir energía eléctrica, como en las pilas Conceptos de electricidad La Electricidad básica conlleva conocer un conjunto de conceptos, leyes, teorías, etcétera que sin ánimo de ser prolijos se han agrupado, para facilitar su estudio, de la siguiente manera: Conceptos Elementales: Carga eléctrica: propiedad intrínseca de la materia que determina su capacidad para interactuar con otros objetos eléctricos. La carga eléctrica puede ser positiva o negativa. Campo eléctrico: región en el espacio en la que una carga eléctrica experimenta una fuerza. El campo eléctrico se puede representar mediante líneas de campo que muestran la dirección y la magnitud de la fuerza. Potencial eléctrico: energía por unidad de carga que se requiere para mover una carga eléctrica desde un punto de referencia a otro en un campo eléctrico. Corriente eléctrica: es el flujo continuo de cargas eléctricas a través de un conductor. La corriente eléctrica se mide en amperios (A). Resistencia eléctrica: lapropiedad de un material de oponerse al flujo de corriente eléctrica. La resistencia eléctrica se mide en ohmios (Ω). Circuitos eléctricos: son sistemas formados por componentes eléctricos conectados en serie o en paralelo, que permiten controlar y manipular la corriente eléctrica. RC: formados por una resistencia y una capacitancia conectadas en serie. Estos circuitos son importantes porque pueden filtrar señales eléctricas y controlar la rapidez con la que varía la corriente eléctrica. RL: formados por una resistencia y una inductancia conectadas en serie. Estos circuitos son importantes porque pueden almacenar energía eléctrica y controlar la velocidad con la que varía la corriente eléctrica. RLC: formados por una resistencia, una inductancia y una capacitancia conectadas en serie. Estos circuitos son más complejos que los circuitos RC y RL, y pueden ser utilizados para realizar una amplia variedad de  tareas, como filtrar señales eléctricas, generar ondas y controlar la velocidad y la amplitud de la corriente eléctrica. AC-DC: la electricidad alterna (AC) y la electricidad continua (DC) son dos formas de corriente eléctrica que se utilizan para transmitir y utilizar energía eléctrica. Los conceptos avanzados en esta área incluyen la conversión de AC a DC y viceversa, la regulación de voltaje, la protección contra sobretensiones, y la optimización de la eficiencia energética. Conceptos Intermedios: Capacitancia: propiedad de un material de almacenar carga eléctrica. La capacitancia se mide en faradios (F). Inductancia: es la propiedad de un material de generar una fuerza electromotriz (EMF) cuando se produce un cambio en la corriente eléctrica que fluye a través de él. La inductancia se mide en henrios (H). Componentes electrónicos: Diodos: permiten el flujo de corriente eléctrica en una sola dirección. Los diodos se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones, incluyendo la rectificación de señales eléctricas y la protección de circuitos eléctricos. Transistores: actúan como interruptores o amplificadores de señales eléctricas. Los transistores son la base de la electrónica moderna, y se utilizan en una amplia variedad de dispositivos electrónicos, desde computadoras hasta teléfonos móviles. Conceptos de electrónica aplicados a la captación y tratamiento del sonido Preamplificación: proceso de amplificar la señal de sonido débil captada por un micrófono antes de ser procesada. Convertidores AD/DA: dispositivos utilizados para convertir la señal de sonido analógico en señal digital y viceversa. Muestreo: proceso de tomar una serie de muestras de la señal de sonido a intervalos regulares de tiempo para formar una representación digital de la señal. Bit depth: el número de bits utilizados para representar cada muestra de la señal de sonido, lo que determina la resolución de la señal. Frecuencia de muestreo: la frecuencia con la que se toman las muestras de la señal de sonido, lo que determina la calidad de la representación digital. Filtros: dispositivos utilizados para controlar el rango de frecuencias en la señal de sonido, ya sea para eliminar ruido o para resaltar ciertas frecuencias. Ecualización: proceso de ajustar el balance de frecuencias en la señal de sonido para mejorar su sonido o para cumplir con los requisitos de un sistema de audio determinado. Compresión de señal: proceso de reducir la dinámica de la señal de sonido para reducir su tamaño y facilitar su almacenamiento y transmisión. Codificación: proceso de convertir la señal digital en un formato específico para su almacenamiento y transmisión. Decodificación: proceso de convertir la señal codificada de vuelta a su formato original. Reproducción de sonido: proceso de reconstruir la señal de sonido original a partir de la señal digital.  Latencia: tiempo que transcurre desde que la señal de sonido es captada hasta que se reproduce. Distorsión: cualquier cambio no deseado en la señal de sonido durante el procesamiento. Jitter: variación en la precisión de la frecuencia de muestreo, que puede afectar negativamente la calidad de la señal. Redondeo: proceso de aproximar un número real a un número entero durante la conversión de la señal de sonido. Aliasing: fenómeno en el que las frecuencias más altas de la señal de sonido se replican en el rango de frecuencias más bajo. Teoremas A caballo de la electricidad y la electrónica encontramos los teoremas y las leyes, en este epígrafe se indica que un teorema en electricidad es una afirmación matemática que establece una relación entre diferentes grandezas eléctricas, como la tensión, la corriente, la resistencia, la potencia, etc. Estos teoremas se utilizan en el análisis y diseño de circuitos eléctricos y son una herramienta importante para el entendimiento de los fenómenos eléctricos. Algunos de los teoremas más conocidos en electricidad incluyen el teorema de Ohm, el teorema de Kirchhoff, el teorema de Norton, el teorema de Thévenin, el teorema de Millman, entre otros. Kirchhoff: es fundamental en la electricidad y electrónica. Se compone de dos teoremas juntos que son esenciales para el análisis y diseño de circuitos eléctricos.: Ley de Nodos o de corrientes (LVK): se enfoca en la conservación de energía en un circuito a través de los nodos. Establece que la suma de las corrientes que fluyen en un nodo es igual a cero en todas y cada una de sus partes. Ley de Voltaje, de Mallas o de Tensiones: establece que la sumatoria de las tensiones alrededor de una malla es igual a cero. Se enfoca en la conductividad en una malla y defiende que la energía del voltaje es igual en todas las resistencias en un circuito. Esta ley se basa en la conservación del campo de energía o potencial eléctrico y defiende que una carga que ha completado un lazo cerrado no gana ni pierde su energía, ya que vuelve a su punto inicial de potencia. La ley se ejemplifica a través de una integral lineal en un campo eléctrico, cuyo resultado en un lazo cerrado es igual a cero, aunque pueda dividirse para determinar la tensión en una sección determinada.  Thévenin: es un método para simplificar circuitos complejos, permitiendo un estudio más fácil de los mismos. Se utiliza principalmente con circuitos que tienen dos fuentes de corriente eléctrica y puede convertir un circuito complejo en un circuito simple con una sola fuente de energía para su fácil análisis. Además, se puede combinar con el teorema de Norton para simplificar aún más el estudio de los circuitos. Se calculan dos valores de Thévenin: Tensión: Vth, se desconecta la resistencia de la carga y se calcula VAB, entonces la intensidad que atraviesa Rth en el circuito equivalente es nula y por tanto la tensión de Rthtambién es nula, por lo que ahora VAB = Vth Resistencia: igualmente desconectando la resistencia de carga, se cortocircuitan las fuentes de tensión y se abren las de corriente. La resistencia que se ve desde los terminales AB y esa resistencia RAB es la resistencia buscada Rth = RAB Norton: es una técnica de simplificación de circuitos complejos que permite calcular la intensidad y resistencia de elementos en diferentes puntos. La simplificación con el teorema de Norton resulta en un circuito con una fuente de corriente, una resistencia en paralelo y una carga en paralelo. Este teorema es considerado el complemento perfecto del teorema de Thévenin y permite obtener los mismos resultados en la minimización de un circuito complejo. Superposición: únicamente trabaja con circuitos eléctricos lineales, que son los que se forman cuando la corriente que entra es proporcional al diferencial de tensión en cada uno de los terminales. Con este teorema es posible encontrar valores importantes como son los valores de tensión en un nodo en específico si este tiene varias fuentes de energía independientes, y también permite encontrar el valor de corrientes en circuitos que tienen más de una fuente que actúa de una manera independiente. El teorema, en su definición, establece que, si un circuito lineal cuenta con varias fuentes de corriente eléctrica, la suma de la corriente y el voltaje total es la misma para cada elemento que se encuentra en dicho circuito. Para calcular qué tanta corriente eléctrica produce cada fuente. las demás deben eliminarse sin que esto afecte la resolución del circuito. Cuando esto se hace, el voltaje de dicha fuente eliminada debe ubicarse en cero, aunque esto equivalga a reemplazarla por un cortocircuito. Pero cuando se elimina una fuente de corriente, no puede pasar corriente eléctrica a través del circuito, por lo que el interruptor debe desactivarse, es decir, pasará a ser un circuito abierto.  Dualidad: establece la equivalencia entre los circuitos eléctricos lineales y los sistemas de impedancia. Dualidad de Fourier: establece la equivalencia entre los circuitos eléctricos lineales y los sistemas de frecuencia. Reciprocidad: establece que el comportamiento de un circuito eléctrico es el mismo cuando se invierten las tensiones y las corrientes en sus elementos. Millman: permite calcular la tensión en los extremos de un circuito eléctrico que tiene varias ramas en paralelo. La fórmula establece que la tensión se obtiene sumando las fuerzas electromotrices multiplicadas por la admitancia de cada rama, dividido por la suma de las admitancias de todas las ramas. Teorema de Millman F es la fuente de tensión o corriente eléctrica, mientras que G sería la conductancia. El resto de los valores vienen dados por cada uno de sus elementos Este teorema es útil para los estudiantes y profesionales en circuitos eléctricos. Los pasos para aplicarlo incluyen: Seleccionar los nodos A y B Asignar un valor ficticio a la tensión Vab Calcular las corrientes parciales de cada estación y clasificarlas con el signo + o – según se dirijan hacia o se alejen del nodo positivo. Finalmente, para calcular la tensión Vab, se debe aplicar la conductancia «1/R».  Circuíos de ejemplo del Teorema de Millman Leyes Ley de Ohm: el voltaje, ya sea proveniente de la red eléctrica o de un acumulador (batería), suministra la presión necesaria para que los electrones circulen bajo la forma de una corriente eléctrica. La cantidad de electrones en circulación (intensidad de la corriente o amperaje) dependerá del nivel de la resistencia que se oponga a su movimiento. Todos los metales tienen una resistencia, la cual puede controlarse alterando la longitud o el diámetro de ellos. En las bombillas, el metal aparece bajo forma de hilo – el filamento – y puede ser derecho o enroscado, según se requiera para alcanzar la longitud exacta que encaje dentro del globo, el bulbo o el tubo de cristal. Los electrones tienen una propiedad que llamamos carga. La carga en movimiento es lo que llamamos corriente eléctrica. La carga se mide en culombios y la corriente en amperios. Así, un culombio es la cantidad de carga que una corriente de un amperio transporta en un segundo. Para construir un culombio necesitamos más de un trillón de electrones; la cantidad es enorme: 1,5 x 10.000.000.000.000.000.000 electrones. El voltaje es necesario para que los electrones circulen en forma de corriente eléctrica. La cantidad de electrones en circulación (amperaje) depende de la resistencia que se oponga a su movimiento. Todos los metales tienen resistencia, que puede ser controlada ajustando la longitud o diámetro. La carga de los electrones en movimiento se llama corriente eléctrica y se mide en amperios. La carga se mide en culombios, siendo un culombio la cantidad de carga que una corriente de un amperio transporta en un segundo. Para formar un culombio se necesitan más de un trillón de electrones. El voltaje, medido en voltios, es la fuerza necesaria para mover los electrones en un circuito eléctrico. La resistencia, medida en ohmios, representa la oposición que un material ofrece al flujo de la corriente eléctrica. Una resistencia de 1  ohmio y un voltaje de 1 voltio producirán una corriente de 1 amperio. La potencia eléctrica, medida en vatios, es la velocidad de consumo de energía y se define como la potencia producida por una tensión de 1 voltio y una corriente de 1 amperio. La ley de Ohm proporciona la fórmula matemática para calcular el voltaje, la intensidad de la corriente o la resistencia, partiendo de dos de estos elementos a través de la fórmula. La tensión necesaria para «mover» una corriente eléctrica (voltaje) depende de la «cantidad» de electrones (amperios) implicados y de la resistencia a dicho «movimiento» (ohmios) que ofrezca el hilo conductor. En términos hidráulicos, la presión que hay que aplicar sobre una manguera (voltaje – voltios) dependerá de la cantidad de agua que queramos obtener (intensidad – amperios) y de la resistencia (ohmios) que ofrezca la manguera al avance del agua (manguera estrecha y larga: mayor resistencia; manguera ancha y corta: menor resistencia). En la fórmula, V es el voltaje (o tensión eléctrica) en voltios; I la intensidad de la corriente medida en amperios y R la resistencia cuya unidad es el ohmio. Según esta ley, la intensidad de la corriente (I) aumenta al subir la tensión (V) y disminuye al aumentar la resistencia (R); la intensidad varía en la misma proporción que la tensión, y en proporción inversa a la resistencia. La intensidad de la corriente (I) en amperios es muy importante pues los fusibles se miden según su capacidad conductora de electricidad. Otra fórmulas muy útiles sirven para calcular la potencia de la luz en vatios. Si el voltaje o tensión (voltios) se multiplica por la intensidad de la corriente (amperios) el resultado será dicha potencia expresada en vatios. Es decir: Vatios = voltios x amperios; de la que se deducen otras dos, Amperios es igual a Vatios parido por Voltios y Voltios es igual a Vatios partido por Amperios. Ley de Coulomb: establece que la fuerza electromotriz entre dos cargas eléctricas es directamente proporcional al producto de las cargas y inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. Matemáticamente, se puede representar como:  F = k * (q1 * q2) / r^2 donde F es la fuerza electromotriz, k es la constante de Coulomb, q1 y q2 son las cargas eléctricas, y r es la distancia entre ellas. Ley de Lorentz: describe la fuerza electromagnética que afecta a las partículas cargadas. La fuerza de Lorentz se produce debido a la interacción de una partícula cargada con un campo electromagnético. La dirección y magnitud de la fuerza depende de la velocidad de la partícula y la dirección y magnitud del campo electromagnético. La fuerza de Lorentz es fundamental para la comprensión de los fenómenos electrónicos y magnéticos y juega un papel importante en muchas aplicaciones tecnológicas, incluyendo motores eléctricos, generadores de energía y transformadores. Ecuaciones Dependiendo del ámbito de estudios su aplicación encontramos las siguientes: Maxwell: son un conjunto de cuatro ecuaciones matemáticas que describen la relación entre la electricidad y el magnetismo en el contexto de la teoría electromagnética.. Estas ecuaciones son la base de la teoría electromagnética y se utilizan para describir y analizar una amplia gama de fenómenos eléctricos y magnéticos. Continuidad de la carga eléctrica: describe la conservación de la carga eléctrica y establece que la cantidad total de carga eléctrica en un sistema permanece constante. Se divide en dos partes:  1ª: Establece que las cargas eléctricas son las fuentes del campo eléctrico, el cual diverge directamente de las cargas. La dirección del campo eléctrico está determinada por el signo de la carga eléctrica que lo produce, y la densidad de las líneas de campo indica la magnitud del campo. 2ª: Sostiene que no existen monopolos magnéticos y que, por tanto, los campos magnéticos no tienen una fuente específica como la carga eléctrica en el caso de los campos eléctricos. Esta ley explica que al partir un imán en dos, cada mitad tendrá un polo norte y un polo sur. Gauss para el campo eléctrico: describe el comportamiento del campo eléctrico en un punto específico en el espacio. Describe la relación entre las cargas eléctricas y el campo eléctrico, donde las cargas son las fuentes del campo. La dirección del campo eléctrico depende del signo de la carga que lo produce y la densidad de las líneas de campo indica su magnitud. Faraday para los campos electromagnéticos o de inducción: describe cómo los campos eléctricos y magnéticos interactúan y cómo un cambio en un campo eléctrico puede causar un cambio en un campo magnético. Establece que un campo magnético variable puede inducir un campo eléctrico, lo que a su vez puede hacer que las cargas eléctricas se muevan y crear una corriente eléctrica. La ley de Faraday es la base del funcionamiento de dispositivos como motores, guitarras eléctricas y parrillas de inducción. Ampere para los campos magnéticos: describe cómo las corrientes eléctricas en un circuito pueden causar un campo magnético. Establece la relación entre las corrientes eléctricas y los campos magnéticos, afirmando que las corrientes eléctricas generan campos magnéticos en su alrededor y que la magnitud de estos campos depende de la magnitud de la corriente. Esta ley fue formulada por Oersted y posteriormente desarrollada por Ampère. Sin embargo, la original expresión era inconsistente con otras leyes y violaba la ley de conservación de la carga eléctrica. Para solucionar esto, Maxwell introdujo un segundo término, llamado «corriente de desplazamiento», que permitió que la teoría fuera consistente, aunque en ese momento no había evidencia experimental que lo respaldara. Maxwell De Gauss para el campo eléctrico y para el campo magnético  De Faraday para los campos electromagnéticos De Ampere para los campos magnéticos Ecuación de la Telegrafía sin hilos: describen la propagación de señales eléctricas a través de un medio infinito y uniforme, como el aire o el vacío. Ecuación de Schrödinger: describen el comportamiento de las partículas subatómicas, como electrones, en un campo eléctrico. Ecuaciones de Poisson y Laplace: describen la distribución de cargas eléctricas en un sólido conductor y su relación con el potencial eléctrico. Técnicas de Análisis Circuitos en frecuencia: cómo un circuito eléctrico responde a diferentes frecuencias de señal. Esta técnica se utiliza para diseñar y optimizar circuitos de filtrado, amplificación y otras aplicaciones. Circuitos en el tiempo: cómo un circuito eléctrico responde a diferentes señales en el tiempo. Esta técnica se utiliza para diseñar y optimizar circuitos de control, comunicaciones y otras aplicaciones. Nodal: para resolver circuitos eléctricos complejos al identificar los nodos (puntos de conexión) en el circuito y resolver las ecuaciones que describen el voltaje en cada nodo. Unidades de Medida Las principales medidas que se emplean en la electricidad son las siguientes: Corriente eléctrica (I): cantidad de carga eléctrica que fluye por un conductor por unidad de tiempo. Se mide en Amperes (A). Se calcula a partir de la Ley de Ohm.  Voltaje (V): diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. Se mide en Voltios (V). Se calcula a partir de la Ley de Ohm. Resistencia (R): es la oposición que ofrece un material a la circulación de la corriente eléctrica. Se mide en Ohmios (Ω). Se calcula a partir de la Ley de Ohm. Potencia (P): cantidad de energía eléctrica transferida por unidad de tiempo. Se mide en Watts (W). Se calcula a partir de la Ley de Ohm. Se calcula con la fórmula Vatios = voltios x amperios y despejando se pueden obtener los amperios o los voltios. Carga eléctrica: cantidad de electricidad presente en un material conductor. Se mide en coulombios (C). Se puede calcular mediante la siguiente fórmula: Q = I * t donde Q es la carga eléctrica en coulombios (C), I es la intensidad de la corriente eléctrica en amperios (A) y t es el tiempo en segundos (s) durante el cual la corriente fluye. También es posible calcular la carga eléctrica a partir del número de electrones involucrados, utilizando la fórmula: Q = n * e donde n es el número de electrones y e es la carga unitaria de un electrón, que es igual a 1,6 x 10^-19 Coulombios. Capacitancia (C): capacidad de un sistema para almacenar carga eléctrica. Se mide en Faradios (F). Se puede calcular utilizando la fórmula: C = Q / V donde: C es la capacitancia en faradios (F) Q es la cantidad de carga eléctrica en coulombios (C) V es el voltaje en voltios (V) La capacitancia se puede calcular también a partir de la geometría y las propiedades de los materiales de los placas condensador, utilizando la fórmula: C = εA / d donde: C es la capacitancia en faradios (F) ε es la constante dieléctrica del material que separa las placas A es el área de las placas en metros cuadrados (m^2) d es la separación entre las placas en metros (m) Inductancia (L): capacidad de un sistema para almacenar energía magnética. Se mide en Henrios (H). Se puede calcular utilizando la siguiente fórmula: L = μ * N^2 * A / l En esta fórmula, L es la inductancia en henrios, μ es la permeabilidad del medio en que se encuentra la bobina, N es el número de vueltas de la bobina, A es el área transversal de la bobina y l es la longitud de la bobina. La inductancia depende de la geometría de la bobina y de las propiedades magnéticas del medio en que se encuentra. Impedancia (Z): es la combinación de la resistencia y la reactancia en un circuito eléctrico. Se mide en Ohmios (Ω).Es la oposición total que un circuito presenta a la corriente alterna. La impedancia se mide en ohmios u ohms y puede incluir resistencia (R), reactancia inductiva (XL) y reactancia capacitiva (XC). Se puede calcular utilizando la siguiente fórmula: Z = √(R^2 + X^2) Donde: Z es la impedancia R es la resistencia X es la reactancia, que es la medida de la capacidad o inductancia de un circuito a bloquear la corriente alterna. Intensidad de campo eléctrico (E): cantidad de energía eléctrica por unidad de carga. Se mide en Voltios por metro (V/m). Se puede calcular mediante la fórmula: I = E / R donde E es la diferencia de potencial eléctrico (voltaje) y R es la resistencia del material que se encuentra en el camino del flujo de la corriente eléctrica. La unidad de medida de la intensidad de corriente es el Amperio (A). También se puede calcular la intensidad de un campo eléctrico a partir de la carga eléctrica y el tiempo que tarda en moverse a través del campo eléctrico: I = q / t donde q es la carga eléctrica y t es el tiempo. Esta fórmula se deriva de la ley de Coulomb, que describe la fuerza que actúa entre dos cargas eléctricas. Intensidad de campo magnético (B): cantidad de energía magnética por unidad de área. Se mide en Tesla (T). Se puede calcular utilizando la siguiente fórmula: B = μ * H En esta  fórmula, B representa la intensidad del campo magnético en teslas (T), μ representa la permeabilidad magnética del material en el que se encuentra el campo, y H representa la intensidad de excitación magnética en amperios por metro (A/m). La permeabilidad magnética es una propiedad del material que describe su capacidad para responder a un campo magnético. Es importante tener en cuenta que la intensidad de un campo magnético es una cantidad vectorial, lo que significa que tiene una dirección y una magnitud. La dirección de un campo magnético es perpendicular a la superficie en la que se mide y apunta en la dirección en la que los imanes apuntan dentro del material. La magnitud se puede calcular utilizando la fórmula anterior. Resistividad: medida de la resistencia de un material a la conducción de electricidad. Se mide en ohmios por metro (Ω⋅m). Es una propiedad física que describe la resistencia que ofrece un material a la conducción de la corriente eléctrica. Se puede calcular utilizando la siguiente fórmula: ρ = ρ = R / A, donde ρ es la resistividad, R es la resistencia y A es el área transversal del material. La unidad de medida para la resistividad es ohmios por metro (Ω m). También se puede calcular utilizando la ley de Ohm, que establece que la resistencia R de un material es igual a la relación entre la diferencia de potencial (V) y la corriente eléctrica (I) que fluye a través del material: R = V / I La resistividad también se puede calcular combinando estas dos fórmulas: ρ = R / A = V / I * A. Es importante destacar que la resistividad puede variar dependiendo de la temperatura y otros factores externos. Conductividad: capacidad de un material para conducir electricidad. Se mide en siemens por metro (S/m). Es una medida de la facilidad con la que un material permite el flujo de corriente eléctrica. Se puede calcular utilizando la siguiente fórmula: Conductividad (σ) = Corriente (I) / Densidad de corriente (J) donde la densidad de corriente (J) se puede calcular utilizando la ley de Ohm, que establece que la corriente (I) a través de un material es directamente proporcional a la diferencia de potencial (V) a través de ese material y inversamente proporcional a su resistencia (R): J = I / A = V / R Permeabilidad magnética: propiedad material que determina la capacidad de un material para transmitir y almacenar el flujo magnético. Es una constante que depende de las propiedades intrínsecas del material y su composición química. Es la medida de la capacidad de un material para ser magnetizado. Se mide en henrios por metro (H/m). Se puede calcular a partir de la relación entre la induction magnética y la densidad de flujo magnético. La fórmula para calcular la permeabilidad magnética es: μ = B / H donde: μ = permeabilidad magnética B = induction magnética H = densidad de flujo magnético Seguridad eléctríca En el momento de su encendido, la intensidad eléctrica (A) aumenta de un 15 a un 20% respecto a la nominal o de trabajo. Existe por tanto un pico de encendido del 20% que debemos tener en cuenta a la hora de instalar equipos de iluminación porque puede ocurrir que el límite en la potencia máxima que puede suministrar la instalación sea insuficiente. Por tanto se puede dar el caso de una sobretensión. Dependiendo de las protecciones, es probable que al tratarse de un pico no muy alto y breve, en algunos casos, la corriente no se interrumpa, pero también pueden saltar las protecciones si no se ha dimensionado correctamente la instalación. Es de vital importancia tener fusibles (breakers) adecuados y conductores con la capacidad de carga correcta para proteger los equipos eléctricos de daños eventuales. De acuerdo con la Ley de Watt, que establece que la potencia eléctrica consumida por un cuerpo se puede calcular multiplicando el voltaje aplicado por la corriente que atraviesa el cuerpo se deberá conocer la capacidad de los equipos para evitar sobretensiones. Corriente contínua y corriente alterna Cuando hablamos de tensión continua o Corriente Continua (CC)- Direct Current (DC) nos referimos al valor de tensión que no varía a medida que pasa el tiempo. Si medimos su valor en dos instantes diferentes, obtendremos la misma lectura. Un ejemplo son las pilas y baterías. Cuando hablamos de Corriente Alterna (CA) – Alternating Current (AC) expresamosr que el valor de la tensión cambia de un momento a otro. Dado que la tensión tiene un valor cero, luego comienza a crecer hasta llegar a un máximo y en ese instante comienza a decender hasta volver a cero y posteriormente la tensión se hace negativa y por tanto, se produce un cambio de polaridad de la misma, es decir el polo positivo pasa ser negativo y viceversa. La RAE indica que un «Ciclo» es un período después del cual se repiten los mismos fenómenos en el mismo orden. Esta definición sirve para entender el concepto de corriente alterna, por lo que podemos decir que un ciclo es el período después del cual la señal vuelve a tener el mismo valor y sentido. Siendo la frecuencia la cantidad de ciclos que realiza la señal en un segundo y se mide en hercios (Hz) La corriente continua (CC/DC) es un fluio continuo de electricidad a través de un conductor entre dos puntos de distinto potencial, mientras que en la corriente alterna (CA/AC), las cargas eléctricas circulan siempre en la misma dirección del punto de mayor potencial al de menor potencial. Si las partículas se mueven en un mismo sentido la corriente se denomina continua y si cambian periódicamente de sentido se denomina alterna. Habitualmente se identifica la corriente continua con la corriente constante, es continua toda corriente que mantenga siempre la misma polaridad pues el voltaje suministrado, es el caso de las baterías, se va agotando con el uso. La corriente continua fue utilizada para la transmisión de energía eléctrica después de su demostración por Thomas Edison en el siglo XIX, pero su uso disminuyó en favor de la corriente alterna debido a sus menores pérdidas en la transmisión a largas distancias. Sin embargo, la corriente continua sigue siendo utilizada en muchas aplicaciones, especialmente en aparatos de bajo voltaje alimentados por baterías y en equipos electrónicos convertidos a corriente continua. Además, se está expandiendo el uso de la corriente continua generada por células solares debido a su impacto ambiental cero en comparación con las soluciones convencionales. Las instalaciones para generación y el transporte de la energía eléctrica utilizan generalmente corriente alterna, debido a que es más fácil reducir o elevar el voltaje por medio de transformadores. La corriente alterna (CA) se aumenta su voltaje hasta 400,000 voltios para su transmisión a larga distancia en una red de transmisión. Cerca de su destino, se reduce el voltaje a niveles más bajos (110 o 220 voltios) para su distribución a hogares y negocios. Las fábricas grandes tienen sus propios transformadores para mantener un voltaje alto. La electricidad se distribuye a muy alta tensión porque a bajo voltaje no puede transportarse económicamente ya que la corriente necesaria sería muy elevada y los cables se calentarían demasiado; por eso se la transforma en la llamada «alta tensión», que en la Unión Europea, es de 380.000 voltios. Se emplea corriente alterna en lugar de corriente continua porque esta no puede ser multiplicada ni dividida en forma económica y, por esta razón, siempre se distribuye corriente alterna. La corriente continua se obtiene hoy por rectificación de la corriente alterna, y solo se utiliza en electroquímica, en la tracción eléctrica o en equipos eléctricos y electrónicos pero a muy bajo voltaje. Es importante tener en cuenta que los dispositivos de corriente continua a menudo no tienen protección contra un cambio accidental de polaridad, lo que puede causar daños irreparables en el dispositivo. Para evitarlo, los dispositivos a menudo incluyen un diagrama que muestra cómo deben colocarse las baterías y los contactos se identifican utilizando un resorte metálico para el polo negativo y una placa para el polo positivo. En los dispositivos con baterías recargables, el transformador-rectificador suele tener una salida que permite una conexión solo en una dirección específica, evitando así la inversión de polaridad.  1.1.2 Ley de Ohm La Ley de Ohm es un principio fundamental en el campo de la electricidad y la electrónica, formulada por el físico alemán Georg Simon Ohm en 1827. La Ley de Ohm es un principio fundamental en el campo de la electricidad y la electrónica, formulada por el físico alemán Georg Simon Ohm en 1827. Esta ley establece la relación entre la corriente eléctrica que circula por un conductor, la tensión o voltaje aplicado a través de él, y la resistencia del conductor. La Ley de Ohm se expresa generalmente a través de la fórmula: V=I*R Donde: V = voltaje en voltios (V), I = corriente en amperios (A), R =resistencia en ohmios (Ω). Explicación de la Ley de Ohm:  Voltaje (V): Es la fuerza eléctrica o «presión» que impulsa los electrones a través de un circuito. Se puede comparar con la presión del agua en una manguera. Corriente (I): Es el flujo de electrones a través del conductor. Se asemeja al flujo de agua a través de una manguera. La corriente aumenta si el voltaje aumenta, siempre y cuando la resistencia permanezca constante. Resistencia (R): Es la oposición al flujo de corriente. Se puede comparar con el estrechamiento de una manguera que dificulta el paso del agua. La resistencia depende de factores como el material del conductor, su longitud y su diámetro. Aplicaciones de la Ley de Ohm: Diseño de Circuitos: Permite calcular la corriente, el voltaje o la resistencia en diferentes partes de un circuito eléctrico. Seguridad Eléctrica: Ayuda a determinar los valores adecuados de componentes para evitar sobrecargas. Análisis de Problemas: Se utiliza para diagnosticar problemas en circuitos eléctricos y electrónicos. 1.1.3 Leyes de Kirchhoff Formuladas por Gustav Kirchhoff en 1845, son dos reglas fundamentales utilizadas para analizar y resolver circuitos eléctricos. Estas leyes son cruciales para entender cómo se distribuyen la corriente y el voltaje en un circuito. Formuladas por Gustav Kirchhoff en 1845, son dos reglas fundamentales utilizadas para analizar y resolver circuitos eléctricos. Estas leyes son cruciales para entender cómo se distribuyen la corriente y el voltaje en un circuito. Ley de Corrientes de Kirchhoff (LCK): la suma algebraica de todas las corrientes que entran y salen de un nodo (o punto de unión) en un circuito es igual a cero. Esto se basa en el principio de conservación de la carga eléctrica. Aplicación: Esta ley es útil para determinar las corrientes desconocidas en un circuito cuando se conocen algunas de las corrientes. Ley de Voltajes de Kirchhoff (LVK): la suma algebraica de todas las diferencias de potencial alrededor de cualquier bucle cerrado en un circuito es igual a cero. Esto se basa en el principio de conservación de energía. Aplicación: Se usa para calcular los voltajes desconocidos en un circuito. Es especialmente útil en circuitos con múltiples bucles. Ley Kirchoff (nodos) Conservación de la carga – LCK Ley Kirchoff (lazos cerrados) Conservación Potencial Energía – LVK La corriente que entra a un nodo es igual a la corriente que sale del La suma de todas las caídas de tensión es igual a la tensión total mismo. suministrada. De forma equivalente, la suma algebraica de las diferencias de potencial eléctrico en un circuito es igual a cero. i1 + i4 = i2 + i3 La importancia de las Leyes de Kirchhoff se utiliza para: Análisis de Circuitos: Permiten analizar circuitos complejos, desglosándolos en bucles y nodos para calcular corrientes y voltajes. Diseño de Circuitos: Son esenciales en el diseño y la verificación de circuitos eléctricos y electrónicos. Solución de Circuitos en Serie y Paralelo: Facilitan el cálculo de los valores de corriente y voltaje en circuitos más complicados que los simples circuitos en serie o en paralelo. Enseñanza y Aprendizaje: Constituyen una parte fundamental de la educación en ingeniería eléctrica y electrónica.  1.1.4 Condensadores También conocidos como capacitores, son componentes eléctricos pasivos utilizados en circuitos electrónicos. Es un dispositivo capaz de almacenar energía en forma de campo eléctrico. Son fundamentales en una amplia gama de aplicaciones electrónicas y eléctricas. Los condensadores, también conocidos como capacitores, son componentes eléctricos pasivos utilizados en circuitos electrónicos. Es un dispositivo capaz de almacenar energía en forma de campo eléctrico. Son fundamentales en una amplia gama de aplicaciones electrónicas y eléctricas. Hay que recordar que la mayoría de estos componentes generalmente integran módulos de control o sistemas con una electrónica avanzada. Este dispositivo posee una serie de características, tales como: la capacidad, la tensión de trabajo, la tolerancia y la polaridad. A continuación, la descripción de cada una de las características: Características: Capacidad: la capacidad se mide en Faradios (F). Al resultar tan grande esta unidad, suelen utilizarse varios de sus submúltiplos, tales como los microfaradios (µF= 10-6 F), los nanofaradios (nF= 10-9 F) y los picofaradios (pF= 10-12 F). Tensión de trabajo: esta es la máxima tensión que puede soportar un condensador. Aunque esto depende también del tipo de condensador y del grosor dieléctrico con el que esté fabricado. Si llegara a superar dicha tensión, el condensador se perforaría (quedando cortocircuitado) y/o explotaría. En ese caso, debe tenerse cuidado al elegir un condensador, de forma que nunca trabaje a una tensión superior a la máxima. Tolerancia: se refiere al error máximo que puede existir entre la capacidad real del condensador y la capacidad indicada sobre su cuerpo. Polaridad: cuando se aplica un voltaje a través de las placas, se acumulan cargas opuestas en cada placa, creando un campo eléctrico y almacenando energía. Los condensadores electrolíticos y, en general, los de capacidad superior a 1 μF tienen polaridad. Lo anterior significa que la tensión debe aplicarse teniendo en cuenta sus terminales positivo y negativo. Al contrario de los condensadores con capacidad inferior a 1μF (a los que se les puede aplicar la tensión en cualquier sentido), los que tienen polaridad pueden explotar en caso de que la tensión que se aplique sea incorrecta. Tipos: los más comunes o los más fáciles de encontrar:  Electrolíticos: estos condensadores tienen el dieléctrico formado por papel impregnado en electrolito. Siempre tienen polaridad, y una capacidad superior a 1 μF. Electrolíticos de tántalo o de gota: emplean como dieléctrico una finísima película de óxido de tantalio amorfo que, con un menor espesor, tiene un poder aislante mucho mayor. Tienen polaridad y una capacidad superior a 1 μF. Su forma de gota les da muchas veces ese nombre. Poliéster metalizado MKT: suelen tener capacidades inferiores a 1 μF y tensiones de trabajo a partir de 63v. Se estructuran a partir de dos láminas de policarbonato recubierto por un depósito metálico que se bobinan juntas. Poliéster: son similares a los anteriores, aunque con un proceso de fabricación algo diferente. En ocasiones, este tipo de condensadores se presentan en forma plana y llevan sus datos impresos en forma de bandas de color, recibiendo comúnmente el nombre de condensadores “de bandera”. Su capacidad suele ser como máximo de 470 nF. Poliéster tubular: similares a los anteriores, pero enrollados de forma normal, sin aplastar. Cerámico “de lenteja” o “de disco”: son los cerámicos más corrientes. Sus valores de capacidad están comprendidos entre 0.5 pF y 47 nF. En ocasiones llevan sus datos impresos en forma de bandas de color. Cerámico “de tubo”: sus valores de capacidad son del orden de los picofaradios y generalmente ya no se usan, debido a la gran deriva térmica que tienen (variación de la capacidad con las variaciones de temperatura). Aplicaciones: Filtrado: En fuentes de alimentación para suavizar la salida de voltaje. Acoplamiento y Desacoplamiento: Para conectar o aislar diferentes secciones de circuitos electrónicos. Circuitos de Sintonización: En radios y transmisores para seleccionar frecuencias específicas. Almacenamiento de Energía: En sistemas de flash fotográfico y como bancos de energía en sistemas de audio. Consideraciones Importantes: Polaridad: Algunos condensadores, como los electrolíticos, son polarizados y deben conectarse correctamente para evitar daños. Tensión Nominal: Cada condensador tiene una tensión máxima de trabajo; excederla puede dañar el condensador. Envejecimiento y Tolerancia: Los condensadores pueden degradarse con el tiempo y su capacidad puede variar dentro de un rango de tolerancia especificado.  1.1.5 Volímetro Son instrumentos diseñados para medir la diferencia de potencial eléctrico, o voltaje, entre dos puntos en un circuito eléctrico. El voltaje se mide en voltios, de ahí el nombre "voltímetro". Son herramientas esenciales en campos como la ingeniería eléctrica, la electrónica y para diversas aplicaciones industriales y de mantenimiento. Los voltímetros son instrumentos diseñados para medir la diferencia de potencial eléctrico, o voltaje, entre dos puntos en un circuito eléctrico. El voltaje se mide en voltios, de ahí el nombre «voltímetro». Son herramientas esenciales en campos como la ingeniería eléctrica, la electrónica y para diversas aplicaciones industriales y de mantenimiento. Funcionamiento y Características: Medición de Voltaje: Un voltímetro se conecta en paralelo con el componente o sección del circuito cuyo voltaje se desea medir. Tipos de Voltaje: Puede medir tanto voltaje continuo (CC) como alterno (CA), y algunos modelos están diseñados para medir ambos.  Rango de Medición: Los voltímetros están disponibles en diferentes rangos de medición para acomodarse a diversas aplicaciones, desde milivoltios hasta varios kilovoltios. Impedancia: Idealmente, un voltímetro debe tener una impedancia muy alta para evitar que consuma una corriente significativa del circuito que está midiendo. Tipos de Voltímetros: Voltímetros Analógicos: Utilizan una aguja y una escala para mostrar el voltaje. Funcionan mediante un galvanómetro con una escala calibrada en voltios. Voltímetros Digitales: Proporcionan lecturas numéricas en una pantalla digital. Son más precisos y fáciles de leer que los modelos analógicos. Sobre el uso, sus aplicaciones y las consideración al usarlo, cabe destacar: Diagnóstico y Resolución de Problemas: Para identificar problemas en circuitos eléctricos y electrónicos, como voltajes incorrectos o caídas de tensión. Monitorización de Sistemas Eléctricos: En aplicaciones industriales y residenciales para asegurar el funcionamiento correcto de los sistemas eléctricos. Laboratorios y Educación: Utilizados en entornos educativos y de investigación para enseñar y experimentar con principios eléctricos. Seguridad: Asegurarse de que el voltímetro pueda manejar el voltaje máximo del circuito. Conexión Correcta: Debe conectarse en paralelo con el componente o sección del circuito a medir. Selección de Rango: Elegir un rango adecuado para el voltaje esperado para evitar dañar el instrumento y obtener mediciones precisas.  1.1.6 Amperímetro Son instrumentos utilizados para medir la corriente eléctrica en un circuito. La unidad de medida de la corriente eléctrica es el amperio, de ahí el nombre "amperímetro". Estos instrumentos son esenciales en la ingeniería eléctrica, la electrónica y varias aplicaciones industriales y domésticas. Los amperímetros son instrumentos utilizados para medir la corriente eléctrica en un circuito. La unidad de medida de la corriente eléctrica es el amperio, de ahí el nombre «amperímetro». Estos instrumentos son esenciales en la ingeniería eléctrica, la electrónica y varias aplicaciones industriales y domésticas. Funcionamiento y Características: Medición de Corriente: Un amperímetro se conecta en serie en un circuito para medir la corriente que fluye a través de él. Tipos de Corriente: Puede medir corriente continua (CC) o corriente alterna (CA), y algunos modelos pueden medir ambos tipos. Rango de Medición: Los amperímetros vienen en diferentes rangos, desde microamperios (µA) hasta varios amperios, dependiendo del diseño y la aplicación. Impedancia: Idealmente, un amperímetro debería tener una impedancia muy baja para evitar alterar significativamente la corriente que se mide. Tipos de Amperímetros: Amperímetros Analógicos: Utilizan un dial y una aguja para mostrar la medición de la corriente. Funcionan a través de un mecanismo electromecánico como el galvanómetro. Amperímetros Digitales: Muestran la medición en una pantalla digital. Son más precisos y pueden ofrecer lecturas adicionales como el voltaje y la resistencia. Sobre el uso y sus aplicaciones, así como que consideraciones hay que tener al usarse, de contemplan los siguientes factores: Diagnóstico y Solución de Problemas: sirve para detectar problemas en circuitos eléctricos y electrónicos. Monitoreo de Sistemas Eléctricos: se emplea en aplicaciones industriales y de infraestructura para supervisar el rendimiento eléctrico. Investigación y Desarrollo: tiene utilidad en laboratorios para experimentos y desarrollo de nuevos productos electrónicos. Seguridad: asegurar que el amperímetro pueda manejar la corriente máxima del circuito.  Conexión Correcta: debe conectarse en serie con el circuito para medir la corriente. Selección de Rango: elegir el rango adecuado para la corriente que se va a medir para evitar daños al instrumento.  1.1.7 Electrónica básica En cuanto a la Electrónica básica aplicada a la captación y tratamiento del sonido se indican algunos conceptos que, en aras de acoplar estos apuntes al temario, pueden estar reflejados igualmente en otros epígrafes. Actualizado 25 febrero 2024 Aunque en la actualidad, la edición de video se realiza principalmente a través de software en computadoras y no requiere un conocimiento profundo de electrónica en el sentido tradicional, hay aspectos relacionados con la electrónica que son fundamentales para entender y manejar mejor el equipo y las señales de video. Estos conocimientos incluyen: Señales de Video y Audio: Comprender cómo se generan, se procesan y se transmiten las señales de video y audio, incluyendo los diferentes tipos de señales (analógicas y digitales), sus formatos (SD, HD, 4K, etc.), y cómo estas señales pueden ser afectadas por el ruido y la distorsión. Conectividad y Transmisión: Conocimiento sobre los diferentes tipos de conexiones y cables (HDMI, SDI, XLR, etc.), cómo y por qué se utilizan en diferentes contextos, y los estándares de transmisión de video y audio. Esto incluye entender la importancia de la impedancia, la tasa de bits, y la necesidad de balancear señales para prevenir pérdidas de calidad. Codificación y Decodificación de Señales: Entender los principios detrás de la codificación digital y cómo las señales de video y audio son comprimidas y descomprimidas. Esto es crucial para la gestión de archivos de video, especialmente cuando se trabaja con formatos de alta definición o 4K que requieren una compresión eficiente para manejar tamaños de archivo grandes. Electrónica Básica y Reparación de Equipos: Aunque no es esencial para todos los editores, tener conocimientos básicos de electrónica puede ser útil para diagnosticar y solucionar problemas menores en equipos de edición y cámaras, como problemas de alimentación, conexiones defectuosas, o fallos en los circuitos. Sistemas de Almacenamiento y Redes: Comprender cómo funcionan los sistemas de almacenamiento digital (HDDs, SSDs, RAID, etc.) y las redes (Ethernet, protocolos de transferencia de archivos, etc.) desde una perspectiva técnica puede ser crucial para la gestión de grandes volúmenes de datos de video. Normas y Estándares de Transmisión: Conocimiento sobre las normas técnicas para la transmisión de video y audio, como NTSC, PAL, ATSC, y DVB. Aunque esto entra más en el ámbito de la ingeniería de transmisión, tener una noción básica de estos estándares puede ser útil.  Tecnología de Pantallas: Entender los diferentes tipos de tecnologías de pantallas utilizadas tanto en monitores como en dispositivos de visualización, incluyendo LCD, LED, OLED, y cómo estas tecnologías afectan la visualización del color y la calidad de imagen. En cuanto a la electrónica básica aplicada a la captación y tratamiento del sonido es necesario manejar los siguientes conceptos: Aliasing: fenómeno en el que las frecuencias más altas de la señal de sonido se replican en el rango de frecuencias más bajo. Es un efecto no deseado que ocurre cuando la frecuencia de muestreo es demasiado baja para capturar las frecuencias más altas en el sonido. Esto puede hacer que las altas frecuencias «se reflejen» en las bajas frecuencias, causando distorsiones. Bit depth: el número de bits utilizados para representar cada muestra de la señal de sonido, lo que determina la resolución de la señal. Es como la «resolución» de cada muestra. Una mayor profundidad de bits permite una representación más precisa del sonido, ofreciendo una mayor dinámica y claridad. Compresión de señal: proceso de reducir la dinámica de la señal de sonido para reducir su tamaño y facilitar su almacenamiento y transmisión. No debe confundirse con la compresión de archivos. Aquí, se refiere a controlar la dinámica del sonido, reduciendo las diferencias entre las partes más altas y más bajas. Convertidores AD/DA: dispositivos utilizados para convertir la señal de sonido analógico en señal digital y viceversa. Los convertidores Analógico-Digital (AD) transforman las señales de sonido analógicas en una forma digital, es decir, en una serie de números que representan la amplitud de la señal en diferentes momentos. Por otro lado, los convertidores Digital-Analógico (DA) hacen lo contrario, convirtiendo la señal digital de nuevo a analógica para su reproducción. Codificación: proceso de convertir la señal digital en un formato específico para su almacenamiento y transmisión. La codificación convierte la señal digital en un formato específico (como MP3). Codificación AC-3 / Dolby Digital: Sistema de codificación de audio utilizado para comprimir el sonido surround, asegurando compatibilidad y calidad en transmisiones y dispositivos de televisión. Compresión de Datos de Audio (Audio Data Compression): Reducción del tamaño de los archivos de audio sin perder significativamente la calidad del sonido. Esencial para transmitir audio digitalmente con eficiencia. Decodificación: proceso de convertir la señal codificada de vuelta a su formato original. Devuelve a un formato reproducible. Decibelio (Decibel – dB): Unidad de medida utilizada para expresar la intensidad del sonido. Fundamental para ajustar los niveles de volumen en sistemas de audio de televisión. Diafonía (Crosstalk): Interferencia entre canales de audio en un sistema de sonido, donde una señal de un canal se «filtra» a otro, degradando la calidad del sonido. Distorsión: cualquier cambio no deseado en la señal de sonido durante el procesamiento. Es cualquier alteración no deseada en la señal. Puede ser causada por muchos factores, incluidos equipos defectuosos o niveles de señal demasiado altos.  Dithering: Técnica utilizada para minimizar la distorsión en señales de audio digital cuando se reducen a una profundidad de bits menor. Ecualización (Equalization): proceso de ajustar el balance de frecuencias en la señal de sonido para mejorar su sonido o para cumplir con los requisitos de un sistema de audio determinado. Es como ajustar los bajos, medios y agudos en un estéreo. Permite equilibrar diferentes rangos de frecuencias para obtener el sonido deseado. Fase (Phase): Describe la posición de un punto en el ciclo de una onda sonora. Diferencias de fase pueden causar interferencias destructivas y afectar la calidad del sonido. Jitter: variación en la precisión de la frecuencia de muestreo, que puede afectar negativamente la calidad de la señal. Es una variabilidad indeseada en el tiempo entre muestras sucesivas. Puede causar artefactos audibles y degradación de la señal. Frecuencia de Muestreo (Sampling Rate): El número de muestras de audio tomadas por segundo durante la grabación digital. Afecta directamente a la calidad del sonido reproducido en la televisión. Una frecuencia de muestreo más alta puede capturar sonidos de mayor frecuencia y proporcionar una representación más precisa. Filtros: dispositivos utilizados para controlar el rango de frecuencias en la señal de sonido, ya sea para eliminar ruido o para resaltar ciertas frecuencias. Al igual que las gafas de sol que bloquean ciertas longitudes de onda de luz, los filtros pueden bloquear o atenuar ciertas frecuencias de sonido. Son esenciales para moldear el sonido y eliminar frecuencias no deseadas. Filtro Pasa Banda (Band-Pass Filter): Un filtro que permite el paso de frecuencias dentro de un rango específico, eliminando las frecuencias por debajo y por encima de este rango. Utilizado para mejorar la calidad del sonido en televisores. Impedancia (Impedance): La resistencia al flujo de corriente alterna (AC) en un circuito. Es fundamental para asegurar la compatibilidad entre los altavoces y el amplificador de un sistema de sonido de televisión. Latencia de Audio (Audio Latency): tiempo que transcurre desde que la señal de sonido es captada hasta que se reproduce. En un sistema digital, siempre hay un pequeño retraso (latencia) entre la captura y la reproducción del sonido. Es esencial que esta latencia sea mínima, especialmente en aplicaciones en vivo. Resulta importante para el dobla donde la sincronización bilabial denota el efecto de doblaje de voces en televisión. Modulación de Ancho de Pulso (PWM – Pulse Width Modulation): Una técnica utilizada para controlar la potencia enviada a dispositivos electrónicos. En el audio de televisión, puede usarse para ajustar el volumen. Muestreo: proceso de tomar una serie de muestras de la señal de sonido a intervalos regulares de tiempo para formar una representación digital de la señal. Imagina tomar fotografías rápidas de una señal de sonido en diferentes momentos. Cada «foto» es una muestra. Muestrear es esencial para la digitalización del sonido y debe ser lo suficientemente rápido para capturar todos los detalles del sonido original. Preamplificación: proceso de amplificar la señal de sonido débil captada por un micrófono antes de ser procesada. Cuando un micrófono capta el sonido, la señal es generalmente débil. La preamplificación es esencial para llevar esta señal a un nivel adecuado para el procesamiento posterior. Esta amplificación inicial es crucial para garantizar que el sonido capturado sea claro y libre de ruidos no deseados.  Profundidad de Bits (Bit Depth): Se refiere al número de bits utilizados para representar cada muestra de audio. Afecta a la precisión con la que se puede capturar y reproducir el sonido. Puerto Óptico (Optical Port): Conector utilizado para transmitir señales de audio digital utilizando luz. Proporciona una conexión de alta calidad sin interferencias electromagnéticas. Reproducción de sonido: proceso de reconstruir la señal de sonido original a partir de la señal digital. Es el proceso final donde la señal digital se convierte de nuevo a sonido audible a través de altavoces o auriculares. Redondeo: proceso de aproximar un número real a un número entero durante la conversión de la señal de sonido. Al convertir una señal analógica a digital, a veces es necesario redondear valores. Este proceso puede introducir pequeños errores. Ruido Blanco (White Noise): Sonido que contiene todas las frecuencias dentro del rango de audición humana con igual potencia. A veces se utiliza para probar y calibrar sistemas de sonido en televisores. Sonido Envolvente (Surround Sound): Técnica para enriquecer la profundidad y el realismo del sonido, utilizando múltiples canales de audio desde diferentes direcciones. Transductor (Transducer): Dispositivo que convierte un tipo de energía en otro. En el contexto del sonido de televisión, se refiere a los componentes que convierten señales eléctricas en sonido audible (altavoces) o viceversa (micrófonos). Umbral de Audición (Hearing Threshold): El nivel más bajo de intensidad de sonido que puede percibir el oído humano. Importante en la calibración de sistemas de audio para televisión. 1.1.8 Diodos El diodo surgió como una solución al desafío de convertir diferentes tipos de corriente alterna en corriente continua, un proceso crucial en dispositivos como los receptores de radio para la detección o demodulación de señales. Actualizado 3 febrero 2024 El diodo surgió como una solución al desafío de convertir diferentes tipos de corriente alterna en corriente continua, un proceso crucial en dispositivos como los receptores de radio para la detección o demodulación de señales. Hoy en día, los diodos utilizados en diversas aplicaciones se fabrican a partir de materiales semiconductores. Los diodos son componentes electrónicos semiconductores que permiten el flujo de corriente en una sola dirección, comportándose esencialmente como una válvula para la corriente eléctrica. Este comportamiento unidireccional los hace esenciales en una variedad de aplicaciones electrónicas. Los diodos tienen diversas aplicaciones en la electrónica: Rectificación: ampliamente usados en fuentes de alimentación para convertir AC en DC. Protección de Circuitos: protegen los circuitos sensibles de las tensiones inversas potencialmente dañinas. Señalización y Display: los diodos LED se utilizan en una amplia gama de dispositivos de visualización y señalización. Regulación de Voltaje: los diodos Zener se emplean en circuitos para mantener un voltaje de salida constante. Modulación y Demodulación de Señales: en sistemas de comunicaciones, para la modulación de señales. En cuanto a su estructura y funcionamiento los diodos están formados por la unión de dos tipos de materiales semiconductores, tipo p (positivo) y tipo n (negativo), creando una unión PN. Esta unión permite que la corriente fluya fácilmente del lado p al n cuando se aplica un voltaje en la dirección correcta (polarización directa) y bloquea el flujo de corriente cuando el voltaje se aplica en la dirección opuesta (polarización inversa). En la unión de los materiales p y n, se forma una región de deplexión donde no hay portadores de carga libres, lo que contribuye al comportamiento unidireccional del diodo. Hasta hace no mucho tiempo, se utilizaba el diodo de vacío, cuyo principio de funcionamiento simple sirve como fundamento para entender el comportamiento de estos componentes esenciales. Diodo de Vacío Junto con otros componentes electrónicos de su época conocidos comúnmente como válvulas o tubos de vacío, utiliza la capacidad de ciertos materiales para emitir electrones cuando se calientan hasta alcanzar un estado de incandescencia, variando entre tonos de rojo hasta el blanco rojizo, similar al color de una bombilla de luz ordinaria. Estos componentes, al igual que las bombillas, operan en un entorno sin aire para evitar la rápida oxidación y deterioro del material a altas temperaturas. Esto se logra sellando todas las partes del componente dentro de una cápsula de vidrio de la cual se ha extraído el aire.  En el diodo de vacío, la emisión de electrones se produce desde un cátodo o filamento hacia una lámina conductora conocida como ánodo o placa, que se mantiene a una distancia específica y a la que se aplica una tensión positiva respecto al cátodo. Esta configuración permite que el ánodo atraiga los electrones, creando una corriente eléctrica entre el cátodo y el ánodo a través del vacío. Aunque técnicamente la corriente se genera por el movimiento de cargas negativas del cátodo al ánodo, en la práctica se considera el flujo en sentido contrario, de cargas positivas del ánodo al cátodo. Dado que el diodo de vacío no permite el paso de corriente en la dirección inversa, se utiliza para convertir corriente alterna en corriente continua, un proceso conocido como rectificación. Cuando se aplica una tensión alterna al diodo, solo permite el paso de corriente en los ciclos en los que el ánodo es más positivo que el cátodo, bloqueando el flujo en los ciclos negativos donde el ánodo es menos positivo, impidiendo la atracción de electrones. Esto resulta en una corriente pulsante, que, con el uso de circuitos adecuados, se puede transformar en una corriente continua estable. Diodo Semiconductor Opera de manera similar a los diodos de vacío en lo que respecta a la conducción eléctrica, pero se construye a partir de dos regiones de material semiconductor, como el silicio o el germanio, creando una unión P-N. La región P se dopa química y térmicamente para incorporar átomos con una deficiencia de electrones, mientras que la región N se dopa con material que tiene un exceso de electrones. Estas dos regiones están en contacto físico y eléctrico, con un terminal de conexión agregado a cada una y el conjunto está aislado del exterior por un recubrimiento de vidrio o resina plástica. En la unión P-N se forma una zona de transición que genera una pequeña diferencia de potencial, impidiendo el flujo de electrones entre las dos regiones bajo condiciones normales. Sin embargo, al aplicar una tensión externa con el polo positivo en la región P y el negativo en la N, se supera la diferencia de potencial, permitiendo el flujo de corriente eléctrica de N a P. Si se invierte la polaridad, no se produce flujo de corriente, lo que permite al diodo semiconductor  actuar como rectificador de corriente alterna a corriente continua, similar al diodo de vacío pero con ventajas significativas como su menor tamaño, facilidad de montaje, menor generación de calor, funcionamiento con bajas tensiones, y capacidad para manejar grandes corrientes, lo que los hace ideales para una amplia gama de aplicaciones electrónicas. Diodo Rectificador Diseñados específicamente para la tarea de rectificación, esto es, para convertir corriente alterna (AC) en corriente continua (DC). Aunque los modelos de menor potencia pueden usarse en aplicaciones de señal o conmutación para circuitos de corriente continua o de baja frecuencia, así como en sistemas digitales que no demanden altas velocidades. El tipo de encapsulado de estos diodos varía según la potencia que necesiten disipar: se utiliza plástico para los de baja y media potencia hasta aproximadamente 1 vatio; para potencias superiores, se requiere un encapsulado metálico, y en los casos de alta potencia, el diseño debe permitir la instalación del diodo sobre un disipador de calor mediante un sistema de fijación con tornillos. Los sistemas rectificadores, ya sean monofásicos, trifásicos o polifásicos, se implementan con varios diodos dispuestos en una configuración conocida como puente. Además, existe una alternativa de dos diodos para ciertos circuitos de alimentación monofásicos. Ante el elevado consumo global de diodos utilizados en configuraciones de puente, los fabricantes optaron por ensamblar ellos mismos esta configuración, integrando cuatro diodos en un solo encapsulado, lo que resultó en la creación de diversos modelos de puentes de diodos con distintas capacidades de corriente máxima y, por ende, variadas potencias de disipación, al igual que los diodos individuales. Los modelos de mayor potencia disponen de una carcasa metálica diseñada para montaje en disipador de calor. Los diodos rectificadores se caracterizan por varios parámetros esenciales: Corriente directa máxima (If). Tensión directa (Vd) para una corriente If específica. Tensión inversa máxima de pico de trabajo (VRWM). Tensión inversa máxima de pico repetitiva (VRRM). Corriente máxima de pico (Ifsm). Corriente inversa máxima de pico (IRM), medida a VRRM. Potencia total (P/tot).  Diodos de Señal Diseñados para aplicaciones generales en el manejo y procesamiento de señales electrónicas, se utilizan tanto en circuitos analógicos como en la implementación de funciones digitales, tales como las integradas en puertas lógicas y otros sistemas equivalentes. Estos componentes, caracterizados por su baja potencia, son esenciales en la modulación de señales, filtrado, y otras operaciones electrónicas que no exigen altos niveles de energía. Especificaciones clave de estos diodos incluyen: Una tensión inversa máxima (Vr) que puede llegar hasta los 75 V, lo que les permite resistir voltajes inversos moderados sin sufrir daño. Una corriente directa (If) que no supera los 100 mA, adecuada para el manejo de señales sin incurrir en disipaciones de potencia elevadas. Una potencia máxima (Ptot) de hasta 200 milivatios (mW), lo que indica la cantidad de energía que pueden manejar antes de alcanzar niveles críticos de temperatura. En cuanto a su presentación física, estos diodos suelen venir encapsulados en cuerpos cilíndricos, fabricados ya sea de plástico o vidrio, permitiendo así una integración sencilla en diversos tipos de circuitos. Los terminales de conexión están ubicados en ambos extremos del cilindro, facilitando su soldadura o inserción en placas de circuito impreso. Para identificar fácilmente la polaridad, el cátodo se marca con un anillo cerca de uno de los extremos del encapsulado, simplificando el montaje y previniendo errores de conexión. Diodos de Conmutación También conocidos como diodos rápidos, se distinguen por su capacidad para manejar señales digitales o lógicas que requieren tiempos de transición muy cortos. Estos diodos son evaluados principalmente por su tiempo de recuperación inversa (TRR), que indica la duración necesaria para que la unión P-N elimine la carga eléctrica acumulada cuando está polarizada de manera inversa, similar a cómo un condensador descarga su carga, y luego cambia abruptamente a una polarización directa. Los diodos considerados rápidos son aquellos cuyo TRR es menor a 400 nanosegundos para los de potencia media, mientras que para los de baja potencia, este valor puede ser tan bajo como 5 nanosegundos. Diodos de Alta Frecuencia  Son utilizados en secciones de circuitos que operan a frecuencias superiores a 1 megahertz (MHZ), es decir, más de un millón de ciclos por segundo. Estos diodos se distinguen por tener una baja capacitancia (Cd) entre las dos regiones semiconductoras que constituyen la unión P-N, especialmente cuando están polarizadas en dirección directa. Esta baja capacitancia es crucial para su funcionamiento eficiente a altas frecuencias, permitiendo que los diodos manejen señales rápidas sin introducir retrasos significativos o distorsión. Diodos Zener También conocido como Diodo de Avalancha. Son estabilizadores de tensión, esto. es, mantienen un voltaje de salida constante y relativamente independiente de la corriente que los atraviesa. Estos diodos explotan una propiedad única de la unión semiconductora cuando se polariza en inversa por encima de un cierto nivel, conocido como la tensión Zener. A diferencia de los diodos convencionales, que en polarización inversa bloquean el paso de corriente o permiten un flujo muy leve, los diodos Zener permiten que la corriente fluya en reversa cuando la tensión aplicada alcanza la tensión Zener. Este fenómeno resulta en un incremento en la corriente mientras que la tensión a través del diodo se mantiene casi constante, incluso si varía la corriente que lo atraviesa. Los diodos Zener están disponibles en una variedad de tensiones Zener estandarizadas y capacidades de disipación de potencia, que van desde 250 milivatios hasta varias decenas de vatios, y pueden estar encapsulados en plástico o metal. Los principales parámetros que caracterizan a un diodo Zener incluyen: Tensión Zener (Vz): tensión a la cual el diodo permite el flujo significativo de corriente en polarización inversa. Corriente mínima para alcanzar la Vz (Iz): corriente necesaria para que el diodo alcance y mantenga la tensión Zener. Potencia máxima (P/tot): máxima potencia que el diodo puede disipar sin sufrir daños. Estos diodos son esenciales en numerosas aplicaciones, desde simples fuentes de alimentación hasta sistemas complejos de regulación de voltaje, ofreciendo una solución eficiente y económica para estabilizar el voltaje en una amplia gama de circuitos electrónicos. Diodos Especiales  Incluyen variedades como los diodos varicap, túnel y LED, cada uno con aplicaciones y características únicas. Los diodos varicap, en particular, están diseñados para explotar la capacidad de la unión P-N de actuar de manera similar a un condensador cuando se polariza inversamente. Lo interesante de estos diodos es que su capacitancia varía según la tensión aplicada, lo que los hace ideales para usarse como condensadores variables controlados por tensión. Esta característica es ampliamente aprovechada en las etapas de sintonización de los receptores de radio y televisión, donde ajustar la frecuencia de sintonía precisa y dinámicamente es esencial. LED (Diodos Emisores de Luz): Emite luz cuando la corriente fluye a través de ellos, utilizados en indicadores y en iluminación. Varactor o Varicap: Operan en polarización inversa y se utilizan como capacitores variables controlados por voltaje, importantes en circuitos de sintonización y filtros. Túnel: se basa en el efecto túnel cuántico a través de una unión P-N muy dopada. Exhibe una característica I-V negativa en cierta región de su curva de operación, lo que significa que la corriente disminuye a medida que aumenta el voltaje en ese rango específico. Esta propiedad se utiliza para la generación de oscilaciones y en circuitos de conmutación rápida. Destaca por su capacidad de operar a velocidades extremadamente altas, incluso en el rango de los GHz. Schottky: también conocido como diodo de barrera Schottky, se caracteriza por una unión metal-semiconductor en lugar de la unión P-N encontrada en los diodos convencionales. Tienen una caída de voltaje directo significativamente más baja (generalmente entre 0.15 y 0.45 V) comparada con la de los diodos de unión P-N, que suelen tener caídas de voltaje de aproximadamente 0.7 V. Esta baja caída de voltaje hace que los diodos Schottky sean más eficientes en aplicaciones de potencia, reduciendo las pérdidas térmicas y mejorando el rendimiento. Son ampliamente utilizados en aplicaciones como rectificadores de baja tensión en fuentes de alimentación, protección contra la descarga inversa en baterías, y en circuitos de RF y microondas para mezcladores y detectores de frecuencia. Glosario Ánodo (Anode): Electrodo positivo por donde el diodo permite el flujo de corriente hacia él en polarización directa. Barrera de Potencial (Barrier Potential): Tensión mínima necesaria para que un diodo en polarización directa comience a conducir corriente. Capacidad de Unión (Junction Capacitance): Capacidad eléctrica presente en la unión P-N del diodo, que varía con el voltaje aplicado.  Coeficiente de Temperatura (Temperature Coefficient): Variación de la tensión de umbral del diodo con la temperatura. Corriente de Fuga (Leakage Current): Pequeña corriente que fluye a través del diodo cuando está en polarización inversa. Corriente Directa Máxima (Maximum Forward Current – If max): Máxima corriente que el diodo puede conducir en polarización directa sin dañarse. Corriente Inversa (Reverse Current – Ir): Corriente que fluye a través del diodo cuando está polarizado inversamente. Diodo de Avalancha (Avalanche Diode): Diodo diseñado para operar de manera segura en el modo de avalancha en polarización inversa. Diodo de Potencia (Power Diode): Diodo diseñado para manejar grandes corrientes y altas tensiones. Diodo Schottky (Schottky Diode): Diodo de unión metal-semiconductor con una baja caída de voltaje en dirección directa y rápida conmutación. Diodo Zener (Zener Diode): Diodo que permite el flujo de corriente en polarización inversa cuando se alcanza una tensión específica, usándose para la regulación de tensión. Encapsulado (Package): Material y forma externos que protegen el semiconductor y proporcionan terminales para su conexión. Pico de Tensión Inversa Máxima (Maximum Reverse Voltage Peak – Vrm): Máxima tensión que el diodo puede soportar en polarización inversa sin entrar en ruptura. Polarización Directa (Forward Bias): Configuración en la que el ánodo está conectado al polo positivo y el cátodo al negativo, permitiendo el flujo de corriente a través del diodo. Polarización Inversa (Reverse Bias): Configuración en la que el ánodo está conectado al polo negativo y el cátodo al positivo, bloqueando el flujo de corriente a través del diodo. Recuperación Inversa (Reverse Recovery): Tiempo que tarda el diodo en bloquear la corriente después de haber estado conduciendo en polarización directa. Rectificación (Rectification): Proceso de conversión de corriente alterna (AC) en corriente continua (DC) utilizando diodos. Tensión Directa (Forward Voltage – Vf): Voltaje aplicado en dirección directa necesario para que el diodo conduzca corriente. Umbral de Conducción (Threshold Voltage): Mínimo voltaje en polarización directa requerido para que el diodo comience a conducir significativamente. Unión P-N (P-N Junction): Región de contacto entre los materiales tipo P y tipo N en un semiconductor, fundamental para el funcionamiento del diodo.  1.1.9 Transistores Los transistores son dispositivos semiconductores fundamentales en la electrónica que funcionan como interruptores o amplificadores de señales. Desde su invención en 1947 por John Bardeen, Walter Brattain y William Shockley, han revolucionado la tecnología electrónica, permitiendo el desarrollo de la electrónica moderna, desde computadoras y teléfonos móviles hasta satélites y sistemas de radar. Actualizado 26 enero 2024 Los transistores son dispositivos semiconductores fundamentales en la electrónica que funcionan como interruptores o amplificadores de señales. Desde su invención en 1947 por Jo