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Teoría
Los semiconductores - La unión PN

Para lograr comprender los fenómenos que se producen en las entrañas de un diodo, de un transistor o de cualquier otro dispositivo semiconductor, primero tenemos que aprender cosas relativas a los llamados "portadores de carga". Ellos son los encargados de establecer el flujo de corriente eléctrica en el cristal semiconductor.

Hasta el momento conoces de sobra a uno de ellos, el electrón, el cual también existe en los materiales buenos conductores. Es probable además que, aunque solo sea de oidas, conozcas al otro miembro de esta familia, el hueco. La existencia de este último en su estructura cristalina es lo que hace especiales a los semiconductores.

El objetivo que nos proponemos conseguir con este artículo es darte la información necesaria para que sepas como actúan estos portadores de carga en el seno del cristal semiconductor, además de otros temas relacionados e igualmente interesantes. Una vez que hayas asimilado esto, estarás preparado para conocer el funcionamiento de la unión PN, alma y corazón de gran parte de los dispositivos semiconductores existentes.

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Noticias
AFHA - Curso Electrónica, Radio y TV - Tomo 1

Tomo 1 del curso de Electrónica, Radio y Televisión de AFHA.

En este tomo se tratan los conocimientos básicos necesarios para la consecución exitosa del curso. La información que puede encontrarse en él es la siguiente: Teoría electrónica de la materia, tecnicas de soldadura, corriente eléctrica, fuerza electromotriz, diferencia de potencial, intensidad, resistencia, condensadores, electromagnetismo, inducción, ondas, resonancia, introducción a la radio, bloques de un receptor, montaje de un receptor a cristal (radio galena), etc...

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Radioaficionados
Medidor de campo sencillo

Estamos seguros de que, si eres radioaficionado desde hace cierto tiempo, alguna que otra vez te habrás visto en la necesidad de ajustar algún walkie, sea de CB o de cualquier otra frecuencia.

El montaje que presentamos hoy va a servirte de mucho, ya que permite detectar el campo eléctromagnético de una antena cuando se sitúa en sus inmediaciones. En realidad no solo sirve para "ajustar", sino que también te será de utilidad para "comprobar".

Efectivamente, con este pequeño instrumento tendrás la posibilidad de saber de forma inmediata si un walkie, o también una emisora, está emitiendo de forma adecuada, es decir, con la potencia correcta.

Una vez que tengas calibrado el medidor, sabrás con relativa exactitud si un determinado equipo necesita o no un ajuste en sus pasos de RF, y en caso necesario te ayudará a llevarlo a cabo.

Con unas pequeñísimas dimensiones, este circuito puede caber perfectamente en un receptáculo del tamaño de una cajetilla de cigarrillos (no fumes, que es perjudicial para tu salud). Ahora tienes la posibilidad de hacerte de manera muy sencilla con este práctico instrumento, imprescindible para cualquier radioaficionado que se precie.

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Miscelanea
Detector de OVNIS (UFO Detector)

A veces nos encontramos con circuitos que nos sorprenden por su simplicidad y por la efectividad con que realizan su trabajo. En este dia hemos querido publicar uno de estos montajes tan atractivos para muchos entusiastas de la electrónica y, al mismo tiempo, aficionados a la llamada "UFOLOGIA".

Presentamos en esta ocasión los detalles técnicos de un equipo de muy fácil construcción con el que podremos detectar en las inmediaciones la existencia de OVNIs (Objetos Volantes No Identificados), también llamados en inglés UFOs (Unidentified Flying Object).

Se ha demostrado que dichos objetos producen picos de energia electromagnética que pueden ser recibidos por circuitos amplificadores con entrada de alta impedancia. Es precisamente este tipo de circuito el que te proponemos como miscelánea y despedida del año 2015.

Los materiales usados para llevar a cabo este montaje son baratos y muy corrientes. Por lo tanto, te serán facilmente localizables en el mercado. ¿Te atreverás a detectar la presencia de OVNIS con él?.

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Práctica
El electroscopio

Llegó la hora de realizar nuestra primera práctica electrónica. Una vez que hemos estudiado la electricidad estática estaría bien ver los efectos que produce esta mediante un artilugio construido por nosotros mismos.

En este artículo vamos a explicar que es un electroscopio y además vamos a fabricar uno con materiales muy comunes a practicamente costo cero. Siendo un instrumento sumamente fácil y económico de construir, con él podremos ver los efectos de la electricidad estática estudiados en el artículo anterior.

William Gilbert (1544-1603), médico y físico inglés, fué la persona que construyó por primera vez un electroscopio para realizar experimentos con cargas electrostáticas. Acérrimo defensor de la teoría copernicana, sus mayores aportaciones a la ciencia tratan sobre electricidad y magnetismo. Al mostrar que el hierro a altas temperaturas (al rojo) no presenta alteraciones magnéticas, se adelantó a los modernos descubrimientos de Curie. Aunque actualmente el instrumento inventado por Gilbert no es más que una pieza de museo, existiendo herramientas muchísimo mas modernas para estos menesteres, resulta muy instructiva su construcción. Prepárate pués para empezar a experimentar con la electricidad estática.

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Teoría
Las válvulas de vacío VIII

Llegamos al artículo número ocho y último dedicado a las válvulas de vacío. Estudiaremos en él dos de las más usadas en su dia, junto con el triodo. Nos referimos al tetrodo y al pentodo termoiónicos.

Aunque existían válvulas de más electrodos, las mismas eran utilizadas principalmente en montajes muy específicos y particulares, por lo que creemos que con los dos tipos mencionados cumplimos ampliamente con nuestro objetivo de dar a conocer superficialmente estos antiguos componentes electrónicos.

Además, en la actualidad aún se siguen empleando tanto triodos como pentodos en ciertas aplicaciones, por ejemplo en determinados amplificadores lineales de RF. Incluso hemos podido ver algunos amplificadores de audio actuales fabricados con estos componentes ya que, según la opinión de muchos expertos en sonido, la calidad, fidelidad y limpieza que se obtiene mediante tubos de vacío es superior a la conseguida mediante el uso de semiconductores.

Sin embargo, el resto de válvulas de más electrodos han caido en completo desuso, a excepción de las que montan los receptores que se fabricaron por aquellos años y que aún continúan funcionando en la actualidad, por lo que no serviría de gran cosa escribir un artículo dedicado a ellas.

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Noticias
Revista 27 MHz - Fascículo 5

Fascículo Nº 5 de la revista "27 MHz" dedicada a la CB (Banda Ciudadana).

Extracto de su contenido: Legalización CB "27MHz", circuito generador de señal final de transmisión (roger-beep), silenciador CB, teoría de antenas, indicador de modulación, sistemas de modulación (1ª Parte), código Q, etc...

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El receptor elemental (IV)

Tenemos nuestro receptor elemental casi terminado. Con lo desacrrollado hasta ahora ya podemos oir emisoras suficientemente cercanas y potentes, pero necesitamos más. Necesitamos ganar algo de sensibilidad además de poder "seleccionar" la emisora que queramos escuchar y desechar las que no nos interesen. Esa es precisamente la función que debe realizar el selector. Gracias a este circuito podremos seleccionar la emisora que deseemos, sintonizando la frecuencia de su señal.

Para conseguir diferenciar y seleccionar una señal de RF de entre las demás hemos de recurrir al llamado "circuito resonante paralelo", compuesto por una bobina y un condensador conectados como podemos ver en la figura. Ya sabemos lo que es y como actúa básicamente un solenoide o bobina, pero aún no hemos dicho nada de los condensadores. Su estudio es completamente necesario para entender el funcionamiento del selector, aunque su participación en los circuitos electrónicos no se limita solo a esta faceta.

Al ser uno de los componentes electrónicos mas empleados, sobre todo en circuitos de radio, necesitamos imperiosamente conocer como funcionan, aunque solo sea superficialmente. Una vez que tengamos claro este punto podremos acometer el estudio de los circuitos resonantes, pieza clave del selector.

Cualquiera que tenga conocimientos de electrónica más o menos profundos es sabedor de un hecho particular que ocurre cuando varía el voltaje en un circuito. En la mayoría de ellos existe algo que se opone a estas variaciones de tensión. Esta oposición es conocida con el nombre de CAPACIDAD o CAPACITANCIA y, aunque no podemos verla, el efecto que produce es palpable en un circuito en cuanto modificamos el voltaje.

Dicho de otra manera, cuando bajamos el voltaje en un circuito la capacidad propia de dicho circuito intenta impedir esa bajada y tiende a mantener la tensión, y cuando subimos el voltaje la capacidad se opone a dicha subida y procura conservar el valor original de la tensión.

Después de decir esto es fácil suponer que en los circuitos que trabajan con corrientes continuas, el efecto capacitivo es solo apreciable en los momentos en que se conecta y se desconecta la tensión. En los circuitos que trabajan con corrientes alternas sin embargo, al estar variando la tensión constantemente a lo largo del tiempo, el efecto de la capacidad se deja notar de forma constante.

La capacidad existe en los circuitos electrónicos porque algunos de sus elementos son capaces de "almacenar cargas eléctricas". Estos tienen la propiedad de "cargarse eléctricamente" y esta carga eléctrica almacenada en ellos produce el efecto citado anteriormente.

EL CONDENSADOR
El nivel de capacidad inherente de un circuito va a depender de como esté construido y de los componentes electrónicos que lo implementen.

A veces interesa que un determinado circuito electrónico posea una capacidad relativamente alta para así evitar las variaciones de voltaje. Esto se consigue mediante los llamados CONDENSADORES o CAPACITORES, que son componentes electrónicos especializados en este aspecto, los cuales se fabrican con una amplia gama de valores capacitivos y se aprovechan, entre otros usos como veremos más adelante, para colocarlos estratégicamente en aquellos puntos donde nos interese que las variaciones de tensión sean mínimas.

Básicamente, podemos decir que un condensador no es más que un par de placas metálicas enfrentadas entre sí llamadas "armaduras", las cuales están casi pegadas la una de la otra pero sin llegar a tocarse, y entre las que existe un medio aislante llamado "dieléctrico", como puede ser por ejemplo aire, mica, poliestireno, etc...

Los condensadores tienen la propiedad de cargarse eléctricamente cuando le aplicamos una tensión a sus bornes, y esta carga eléctrica queda almacenada o "condensada" en ellos durante cierto tiempo después de desconectar la fuente de energía. La capacidad de un condensador depende de diferentes factores que vamos a estudiar a continuación. Puedes ver algunos de los símbolos usados para representar este componente en la ilustración de arriba.

COMPORTAMIENTO EN CORRIENTE CONTINUA
Estudiemos lo que ocurre con la corriente y la tensión en un circuito con una pila, un interruptor y un condensador.

En el momento en que conectamos el interruptor la diferencia de potencial de nuestra pila se hace notar inmediatamente en las armaduras del condensador. Debido a la proximidad mutua de dichas armaduras, la placa del condensador que está conectada al polo positivo de la pila atrae a los electrones de la otra hacia sí, aunque lógicamente no pueden abandonar su armadura y atravesar el dieléctrico, y la conectada al polo negativo de la pila repele a los electrones de la que tiene enfrente. Por lo tanto, en el momento de conectar el interruptor se crea dentro del condensador una fuerza de atracción-repulsión.

Esta fuerza de atracción-repulsión en las entrañas del condensador hace que se establezca una corriente eléctrica en el circuito, corriente que "extrae" electrones de la armadura conectada al polo positivo de la pila y, circulando a través de la propia pila, los "introduce" en la armadura que está conectada al polo negativo.

Nota que en ningún momento circula corriente alguna por el interior del condensador a través de su dieléctrico, sino que solo lo hace por el circuito exterior. Una armadura cede electrones al polo positivo de la pila y la otra los recoge del polo negativo. Se va produciendo entonces un defecto de electrones en una de las placas y un exceso en la otra.

El condensador va adquiriendo una d.d.p. entre sus placas cuyo sentido es opuesto al de la pila. Cuando esta d.d.p. llega a ser del mismo valor que la que tiene la pila ambas quedan compensadas y entonces la corriente deja de fluir y para. Decimos entonces que el condensador se ha cargado.

Una de las placas ha quedado con carga negativa pués tiene un exceso de electrones, y la otra ha acabado con carga positiva pués sufre un defecto de electrones. Entre las armaduras del condensador se establece lo que se llama un "campo eléctrico".

Si en estas condiciones abrimos el interruptor, el condensador permanecerá cargado, ya que hemos interrumpido el circuito y esa carga que posee no puede circular a través del dieléctrico el cual como hemos dicho está fabricado de material aislante (en este ejemplo hemos considerado que el dieléctrico es aire). Teóricamente el condensador jamás perderá esa carga, aunque como sabemos eso no es posible al no existir un material aislante perfecto con que fabricar dicho dieléctrico.

Con esto hemos podido apreciar algo importante:

En un circuito eléctrico en el que exista un condensador conectado a una fuente de energía eléctrica de corriente continua, la corriente a través de ese circuito solo circulará durante el tiempo necesario para cargar el condensador

Si en dicho circuito tuviéramos intercalado un amperímetro, veríamos que dicho instrumento señalaría la máxima intensidad de corriente justo en el instante en que cerramos el interruptor. Esa corriente iría disminuyendo paulatinamente conforme aumentara la tensión entre las placas del condensador.

En el momento en que esa tensión se igualara a la de la pila, el instrumento dejaría de indicar el paso de corriente alguna, ya que la tensión adquirida por el condensador compensaría la tensión de la pila y esto haría desaparecer la fuerza de atracción-repulsión que mencionamos anteriormente generada en el interior del condensador por la pila. Ahora lo que si existe en el interior del condensador es lo que hemos quedado en llamar un "campo eléctrico", generado por la carga que el condensador ha obtenido de la pila.

Para no hacer excesivamente largo este artículo vamos a parar aquí. En el próximo hablaremos de como reacciona un condensador cuando se le somete a la acción de una corriente alterna, lo cual nos interesa muchísimo para conocer el funcionamiento de los circuitos resonantes, los cuales funcionan con este tipo de corrientes. Además, en otros artículos, daremos información más completa sobre los condensadores y sobre los dieléctricos. Adelantándonos un poco, deciros que la capacidad de un condensador puede aumentar bastante cuando usamos un dieléctrico distinto al aire. Veremos el porqué esto es así. Hasta la próxima, nos vemos aquí en Radioelectronica.es, tu punto de encuentro.

 
C O M E N T A R I O S   
condensadores

#1 miguel » 07-06-2015 01:24

Cómo reacciona un condensador en relación a la variación de voltaje?

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