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Teoría
Los semiconductores - Introducción

Las válvulas de vacío mantuvieron su supremacía a lo largo de 40 años. Sin embargo, su bajo rendimiento era una especie de espada de Damocles que tarde o temprano acabaría con su existencia y su popularidad.

Una válvula de vacío consume un watio para poder amplificar solo la millonésima parte de esa potencia (1 µW). Sin embargo, los transistores modernos logran rendimientos en determinadas ocasiones muy superiores al 50% y la potencia necesaria para su funcionamiento es un millón de veces menor de la que exige una válvula termoiónica.

Cuando aún no había aparecido el diodo de germanio, antes de 1940, los semiconductores aparecían rodeados de cierto halo de misterio. Se trataba de materiales que no disfrutaban de la conductibilidad de los metales, pero al mismo tiempo tampoco podían considerarse aislantes.

Sin embargo, en un corto periodo de tiempo las investigaciones al respecto avanzaron vertiginosamente y, en muy pocos años, los semiconductores fueron sustituyendo a las válvulas en la mayoría de las aplicaciones.

Comenzamos a partir de ahora el estudio de esta atractiva rama de la electrónica, los semiconductores. ¿Te atreves a continuar con nosotros?.

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Noticias
Información técnica de Sadelta

Comunicamos a todos nuestros suscriptores que hemos añadido en la zona de descargas más información técnica relativa a los micrófonos de la firma Sadelta.

Con esta tanda de información casi hemos completado todos los modelos de micrófonos de sobremesa de esta marca, incluyendo los famosos "Bravo Pro", "Bravo Plus" y "Memory Pro".

Todos aquellos suscriptores que necesiten de dicha información pueden acceder a ella directamente desde este enlace, o a través del link de descargas del menú principal de la parte izquierda de nuestro blog.

A lo largo de esta semana esperamos tener completa toda la sección de esta marca, incluyendo los famosos micrófonos de mano con y sin eco en la mayoría de sus versiones.

Esperamos que, después de todas las solicitudes recibidas para que subamos esta información, nuestros suscriptores puedan disfrutar de ella.

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Radioaficionados
Cambiar C.I. de audio a President Taylor ASC (I)

Quizás eres uno de los dichosos poseedores de una emisora President Taylor, la mas vendida en nuestro país (España) durante muchos años. Equipo diseñado y producido por Uniden, uno de los mejores fabricantes (por no decir el mejor de todos) de equipos destinados a la Banda Ciudadana. Pués si tienes uno de estos transceptores... ¡¡Enhorabuena!!.

Sin embargo, un buen dia conectas tu emisora y te llevas un disgusto. Resulta que no oyes a nadie como normalmente lo haces, el altavoz ha enmudecido. Además, cuando intentas emitir, aunque tu portadora es recibida en los s-Meters de otros radioaficionados con la fuerza de siempre, tu modulación brilla por su ausencia y nadie te oye. El dia anterior habías estado modulando perfectamente, sin problemas de ningún tipo. ¿Que ha pasado?.

Si eres el afortunado dueño de una President Taylor ASC y te encuentras en una situación similar, sigue leyendo porque posiblemente descubras la solución a tu problema.

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Miscelanea
Monitor para la batería del automóvil

Es curioso, pero la verdad es que a todos nos ha pasado alguna vez lo mismo. Nos levantamos una mañana de frio invierno, con prisas porque tenemos el tiempo justo para llegar al trabajo (el que tenga esa suerte). Introducimos la llave de contacto de nuestro auto y la giramos. ¡SORPRESA!... el motor de arranque no voltea o lo hace con desgana.

El coche no furula, no arranca... Entonces algunos manifestamos nuestro enfado en un idioma desconocido, emitiendo ciertos sonidos guturales como.... "Grrrrrrrrr!!!!!". Otros, algo más "expresivos", comenzamos a lanzar por nuestra boquita ciertos vocablos malsonantes, dirigidos sobre todo hacia nuestro sufrido auto que ya tiene, como poco, cinco o seis años.

Sin embargo, esta situación la podríamos haber evitado si hubieramos tenido instalado el circuito que describimos en el presente artículo. Se trata de un simpático piloto de color rojo que nos avisará antes de tiempo de que ha llegado la hora de sustituir la batería de nuestro coche.

Si has leido los dos primeros artículos de la sección "Básico" estamos seguros que no vas a tener problemas para asimilar lo que sigue. ¡Vamos allá!

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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
Introducción

Cada día que pasa la electrónica abre nuevos campos a la investigación, la industria y al bienestar humano. Millones de personas a través de toda la Tierra desarrollan su actividad dentro de una de sus ramas. A nosotros nos ha tocado vivir en esta época caracterizada por el vertiginoso desarrollo de esta ciencia y nadie es capaz de predecir donde acabará.

Sin embargo, nos hemos acostumbrado a ella y a nadie le sorprende en la actualidad tantas novedades y portentos debidos a la electrónica. Ya no nos llama la atención el "¡más difícil todavía!", pero estamos seguros de que quedaría asombrado si pudiera conocer y calibrar la naturaleza, los entresijos y todo lo que rodea a esta ciencia que está de moda. Nada mejor para ello que comenzar retrocediendo en el tiempo para recordar algunos hechos trascendentales que hicieron historia.

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Noticias
Nuevos contenidos en descarga

Le recordamos a nuestros visitantes y usuarios registrados la disponibilidad en la zona de descargas de un amplio surtido de esquemas, manuales técnicos, videos y artículos técnicos adicionales. El número de descargas va progresivamente en aumento. La calidad de la información podemos calificarla de excelente. La gran cantidad de fotografias e ilustraciones hacen que leer sea agradable y asequible a todos.

En la categoria de "Radioaficionados" existen varias secciones en las que hemos colocado información técnica de muchísima utilidad para la reparación y el mantenimiento de emisoras. Existen secciones para diferentes marcas, como Alan-Midland, Kenwood, Yaesu, SuperStar y una sección añadida últimamente para Galaxy en la que hemos colocado la información técnica del mítico transceptor Galaxy Saturn, gran emisora para estación base deseada por muchos radioaficionados. Con esa información podrá ajustarse cualquier parámetro de dicho equipo.

Como es fácil de entender, los gastos de mantenimiento del servidor nos obliga a seleccionar cierta información solo para nuestros usuarios registrados, de manera que con las contribuciones de todos ellos podamos seguir adelante con el proyecto de nuestra web. Sin embargo, poco a poco estamos añadiendo información para todos nuestros visitantes. Concretamente en la sección principal existen ya algunos ficheros de libre descarga y cualquiera de nuestros visitantes podrá bajarlos a su equipo. Esperamos que con estos cambios se puedan beneficiar el mayor numero de personas.

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Las válvulas de vacío I

Por supuesto que somos conscientes de la fecha en que vivimos. Sabemos que la nanotecnología está invadiendo prácticamente todas las ramas de la ciencia, y la radio y la electrónica no son menos. Los adelantos relativos a esta faceta son más que evidentes por todos nosotros. Por ejemplo; la reducción en el tamaño de los "chips", el aumento constante de las capacidades de las memorias, el diseño de equipos electrónicos cada vez más pequeños y con más prestaciones, etc...

Por todo ello quizás te preguntes... ¿por qué venís ahora a hablarnos de algo tan "anticuado" como las válvulas de vacío?... ¿es que no hay temas más interesantes y actuales de los que escribir?...

Pues la verdad es que podíamos disertar sobre cuestiones relativas a descubrimientos mucho más actuales, pero no mucho más interesantes e incluso no excesivamente más aplicativos. Sobre todo teniendo en cuenta que el efecto termoiónico, fenómeno que acontece en el interior de las válvulas de vacío, es también el principio utilizado hoy dia en algunas aplicaciones eléctricas y electrónicas, e incluso en medicina. Además, en algunos de estos menesteres no se vislumbra aún un futuro cercano en el que pueda prescindirse de los servicios prestados por este fenómeno físico.

Por todo lo anterior, creemos que merecía la pena escribir unos artículos sobre este tema, orientando su aplicación principalmente, como es natural, a lo que esta web está dedicada, es decir, a la radio. ¿Nos acompañas?

Las etapas finales amplificadoras de R.F. de muchas de las emisoras comerciales de radio y televisión actuales están construidas con válvulas de vacío. Los Tubos de Ondas Progresivas (TWT) usados en los transpondedores de la mayoría de los satélites utilizan el efecto termoiónico. Además podríamos añadir los magnetrones usados en los radares, los aceleradores de partículas, sistemas de calentamiento industrial y hasta en los tubos fluorescentes domésticos (hasta que no sean sustituidos por los tubos de LED), usan el efecto termoiónico.

Es interesante resaltar que son muchos los estudiantes de electrónica actuales que acaban su formación sin haber oído hablar nunca de las válvulas termoiónicas, ignorando por completo tanto el principio físico que interviene en ellas como las aplicaciones en las que este fenómeno es utilizado.

Sin embargo, nosotros creemos que aún es necesario conocer, aunque sea de forma relativamente superficial, el fenómeno del efecto termoiónico y la que fué su aplicación principal, las válvulas de vacío.

IONIZACIÓN Y EFECTO TERMOIÓNICO
Si a un radioaficionado le hablas del efecto termoiónico enseguida lo relacionará con las válvulas de vacío, aunque como ya te hemos indicado, no es un fenómeno exclusivo de ese componente. Tenemos que resaltar como curiosidad que cuando Édison lo descubrió, lo hizo en una ampolla de vidrio con unos electrodos en su interior, tratando de adivinar por qué los filamentos de sus bombillas se quebraban con tanta facilidad. Pero... ¿a que llamamos efecto termiónico?.

El efecto termoiónico es la formación de iones en un metal cuando se le aplica calor y se le sube la temperatura a un nivel determinado. ¿Que no has entendido nada?. Te lo explicamos paso a paso a continuación.

Lo primero es tener conciencia de lo que es un ion, además de saber que es una palabra de tres letras. ¿Recuerdas cuando estudiamos la teoría electrónica de la materia?. Si no has leído aquel artículo te sugerimos que lo hagas ahora, antes de continuar con este. Pues bien, llamamos ion al átomo que por alguna causa ha dejado de ser eléctricamente neutro, es decir, que tiene más protones en su núcleo que electrones girando a su alrededor, o viceversa. ¡Fácil! ¡no?. Aclarémonos un poco más.

Debemos de recordar que los núcleos atómicos, compuestos por protones y neutrones, son partículas que permanecen fijas, como puntos inmóviles en el espacio, formando una especie de estructura estática. Por entre los "petrificados" núcleos atómicos se desplaza una determinada cantidad de electrones libres que han escapado de la última orbita de algunos de los átomos del material en cuestión. Es esto último lo que hace de ese material un buen conductor, su número de electrones libres. Pero lógicamente, si en el material existen electrones libres también deben existir átomos con defecto de electrones. ¡¡Esos son los iones!!.

Efectivamente, a aquellos átomos a los que les faltan electrones, y por lo tanto en su conjunto son átomos con carga eléctrica positiva, los llamamos IONES. En consecuencia, hablaremos de IONIZACIÓN de un determinado material cuando consigamos que en su estructura atómica aparezcan átomos con carga eléctrica, sea esta positiva o negativa. Cuando la ionización está provocada por el calentamiento de ese material, entonces estamos en presencia de lo que llamamos EFECTO TERMOIÓNICO. ¿Te ha quedado claro?.

IONIZACIÓN POR CALOR
La ionización puede conseguirse por diferentes métodos, y no solo por el aumento de la temperatura del metal en cuestión. También puede ionizarse un cuerpo por exposición a los rayos ultravioletas, a los rayos X, a fuertes campos magnéticos y/o eléctricos, por bombardeo de electrones, etc... La cuestión es aplicarle al metal algún tipo de energía que haga que los electrones adquieran la velocidad suficiente para que abandonen la superficie del cuerpo al que pertenecen. No obstante, el sistema que más nos interesa en estos momentos es la aplicación de altas temperaturas.

A temperatura ambiente, los electrones libres de un metal se mueven entre la estructura estática de núcleos atómicos de forma caótica, sin una dirección determinada, chocando contínuamente con los iones y cambiando constantemente el sentido de su movimiento. Estos choques se producen de forma reiterada debido a que los electrones libres se sienten atraidos por los iones positivos, los cuales tratan de captarlos a toda costa para conseguir un estado estable, y neutralizar su carga positiva.

Debido precisamente a esa atracción ejercida por los iones, los electrones no logran escapar del metal. Efectivamente, en el momento que algún electrón se separa a cierta distancia del espacio que ocupan los inmóviles núcleos de los átomos ionizados, estos ejercen su influencia sobre aquel desviando su trayectoria, de manera que ese electrón vuelve a formar parte del torrente de electrones libres existente en el interior del metal. Esto es lo que sucede cuando el metal se encuentra a temperatura ambiente. Pero... ¿y si lo calentamos a un nivel bastante alto?.

Conforme vamos calentando el metal, los electrones libres van adquiriendo más velocidad. Su movimiento se vuelve violento, y esta violencia aumenta a medida que aumenta la temperatura. Llega un momento en que algunos de aquellos electrones que casi logran escapar de la estructura metalica a temperatura ambiente por estar muy cercanos a su superficie adquieren tal velocidad, que la fuerza de atracción que ejercen los iones sobre ellos ya no es lo suficientemente fuerte para retenerlos y abandonan el metal del que formaban parte, saliendo despedidos de él.

Como consecuencia de esta pérdida de electrones, el metal como conjunto queda con carga eléctrica positiva. Eso es obvio, ya que por cada electrón fugado existe en el metal un ion positivo sin que tenga su correspondiente carga negativa dentro de la estructura, que lo compense eléctricamente. Precisamente ahí es a donde queríamos llegar, porque ahora si que podemos entender perfectamente la deficinión que hicimos antes y que volvemos a repetir ahora; El efecto termoiónico es la formación de iones en un metal cuando a este se le sube la temperatura hasta un nivel determinado.

EL EFECTO JOULE
Como acabamos de ver, el efecto termoiónico se produce por el aumento de temperatura de una sustancia, generalmente un metal o un óxido metálico. Dicho de manera llana, se produce por calor. Es posible ionizar un metal calentandolo de cualquier forma conocida; con las brasas de una chimenea, con un soplete, con un mechero, etc... No obstante, para la aplicación que vamos a darle es mucho más adecuado calentar el metal de otra forma. ¿Te la imaginas?. La respuesta es mediante una corriente eléctrica ¿no crees que es lo más acertado en nuestro caso?.

El principio físico que se pone en práctica para lograr el calentamiento de un metal mediante una corriente eléctrica se llama EFECTO JOULE. Dice algo así: "Todo conductor a través del cual circula una corriente eléctrica experimenta una subida de temperatura debido a la resistencia que presenta".

Todos hemos visto el efecto Joule en acción y conocemos algunas aplicaciones en las que se utiliza. Por ejemplo en calentadores eléctricos y lámparas de incandescencia. En el primer caso tenemos un hilo conductor más o menos largo, y a veces con una forma parecida a una bobina, que se pone al rojo vivo y emite calor. En el segundo, tenemos también un hilo conductor especial bastante más corto que el anterior, el cual también se pone al rojo vivo y no solo emite luz, también calor.

Cuando un conductor se calienta debido al efecto Joule aparece en él al mismo tiempo una emisión de electrones. Podemos decir pues que, allí donde hay efecto Joule, en mayor o menor grado también existe efecto termoiónico.

La razón por la que se produce el efecto Joule nos resultará fácil de entender si pensamos en lo que ya hemos dicho sobre los choques de los electrones dentro de la estructura del metal. Sabemos que el rozamiento produce calor. Los electrones en movimiento poseen un tipo de energía llamada cinética, energía que tiene todo cuerpo que está en movimiento. Cuando un electrón choca violentamente contra un ion pierde parte de esa energía cinética y esta se convierte en calor. ¿Recordamos el enunciado de la ley de conservación de la energía?.

La velocidad de los electrones será directamente proporcional a la d.d.p. que le apliquemos al conductor. A más d.d.p. le corresponde una mayor velocidad de los electrones. Si la velocidad aumenta, los choques serán más numerosos y más violentos y por lo tanto se producirá más calor. Ese aumento de temperatura que experimenta el metal se debe a los miles de millones de choques que se producen entre los electrones libres y los iones estáticos. A este fenómeno físico se le conoce como efecto Joule.

Ya tenemos la base para continuar con el estudio de las válvulas electrónicas de vacío. En el próximo artículo hablaremos de lleno sobre ellas, comenzando por la válvula diodo. No faltes a la cita.

 

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