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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
Curso técnico de utilización del polímetro digital

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Radioaficionados
Receptor de cristal (radio galena) para FM

Publicamos este artículo como respuesta a una solicitud de asesoramiento de Silvio, que nos visita desde Cali - Valle del Cauca (Colombia).

Silvio nos comenta las dificultades que está enlocontrando en la puesta en marcha de un "receptor de cristal" o "radio galena", cuyo circuito ha sido adaptado con la intención de recibir las señales de la banda de FM comercial (88-108 MHz). Dicho receptor lo ha construido en base a la información extraida de cierta página web.

Con este artículo queremos arrojar un poco de luz sobre como llevar a la práctica con éxito la construcción de este tipo de receptores de onda corta y VHF, con demodulación de FM incluida, en base a nuestra experiencia y a la información que tenemos de aquellos fabricantes que en su dia los comercializaron.

Aunque para muchos, el hecho de poder oir señales de frecuencia modulada (FM) usando un receptor de galena con detección a diodo de cristal es imposible, desde aquí queremos hacer ver que SI se puede y en este artículo vamos a explicar las razones que existen para ello.

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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
La soldadura

"Teoría sin práctica es parálisis y práctica sin teoría es ceguera". Con la primera parte de esta frase, cuya autoría desconocemos, podemos resaltar la importancia de que cualquier cosa que estudiemos siempre vaya acompañada de ejercicios prácticos. De nada en absoluto nos sirve estudiar muy a fondo cualquier rama del saber si luego somos incapaces de poner en práctica lo aprendido. ¿Cuantos inventos han podido no ver la luz si su inventor no hubiera llevado a la práctica la idea, basada en su conocimiento teórico, que tuvo en un momento determinado?.

La segunda parte de la frase es tan cierta como la primera y, por desgracia, se da con bastante más frecuencia que su compañera en la vida real. Cuantas veces hemos contratado a un "profesional" para que nos haga un trabajo y al final, cuando ha terminado, vemos "la chapuza" que nos entrega. ¡Cuanta razón tenía Leonardo Da Vinci cuando expresó lo siguiente!: "Los que se enamoran de la práctica sin la teoría son como pilotos sin timón ni brújula que nunca podrán saber a donde van". Esto nos confirma que "práctica sin teoría es ceguera".

Pues bién, todo ello trasladado a la radio y la electrónica tiene una importancia decisiva. Por lo tanto, vamos a practicar un poco con algo esencial para construir nuestros circuitos de forma apropiada. ¿Que tal si aprendemos a soldar correctamente?. ¿Te gusta la idea?

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Teoría
El receptor elemental (VIII)

Llegamos a uno de los artículos más interesantes de los dedicados al receptor elemental. Por fin vamos a ver trasladados a la práctica todos los conocimientos adquiridos en los capítulos anteriores.

En este artículo vamos a colocar el circuito resonante paralelo estudiado anteriormente en el sitio que le corresponde dentro del receptor de radio que estamos estudiando.

Entenderemos perfectamente que ocurre para que nuestro receptor elemental "elija" solo una de las señales que capte la antena y rechaze el resto, y por lo tanto le dotemos de la necesaria "selectividad", que es una de las cualidades que distingue a los buenos receptores de los no tan buenos.

Además, veremos también de pasada y por el momento a un nivel muy básico, el concepto de "amplificación" del que hablamos en el artículo sobre "la telegrafía sin hilos y la radio" ¿lo recuerdas?. Se trataba de conseguir aumentar la amplitud de las señales de las emisoras más débiles para que puedan llegar a oirse con claridad, y con mas fuerza, en el auricular de nuestro receptor. ¿Que sistema podríamos utilizar para conseguir esto? ¿Se te ocurre alguno a tí?. Sigue leyendo y te enterarás cual es el que vamos a usar nosotros.

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Noticias
Bombillas bromistas

BOMBILLAS BROMISTAS

Atrévete a resolver este enigma eléctrico. ¿Serás capaz de explicar por qué estas bombillas actúan de una manera tan particular?. Si quieres divertirte un rato y aprender como puedes poner a cavilar a tus amigos y conocidos, no puedes dejar de ver este video.

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El átomo - Electricidad estática

Mucho hemos oido sobre el átomo, pero quizás es poco lo que sabemos de él. El descubrimiento de la estructura del átomo puede considerarse una de las cosas mas extraordinarias de cuanto han conseguido los científicos de nuestro tiempo. En la filosofía de la antigua Grecia, la palabra "átomo" se empleaba para referirse a la parte de la materia más pequeña que se podía concebir. Esa "partícula fundamental" se consideraba indestructible. De hecho, el término átomo significa "no divisible" como ya hemos comentado en el artículo anterior. Con el desarrollo de la física nuclear, en el pasado siglo XX,  se comprobó que el átomo puede subdividirse en partículas más pequeñas.

El estudio básico del átomo es algo esencial para la comprensión posterior de toda la teoría electrónica. Sin entender "como funciona" (valga la expresión) un átomo, como interactuan unos átomos con otros, que fuerzas existen entre ellos y dentro de ellos, y en definitiva que es lo que pasa y por qué a esos niveles de la materia, sería imposible llegar a comprender el funcionamiento de los semiconductores o las válvulas de vacio (por ejemplo). ¿Te atreves a continuar?.

Un átomo está formado por un conjunto de partículas que se comportan exactamente igual que un sistema planetario, por ejemplo, el sistema solar. Sabemos que este último está formado por el Sol y varios planetas que giran sin cesar a su alrededor formando órbitas elípticas. En el átomo también encontramos un "sol" al que llamamos núcleo, alrededor del cual giran una serie de "planetas" a los que llamamos electrones. Los diferentes electrones no giran en la misma órbita sino que unos describen órbitas cercanas al núcleo y otros las describen mas lejanas. La velocidad a la que giran es de vértigo y además, las órbitas que describen no están siempre en un mismo plano, sino que cambiando constantemente de plano forman alrededor del núcleo una verdadera envoltura. Naturalmente, estos electrones, debido a la velocidad que llevan, tienden a abandonar sus respectivas órbitas, o dicho en lenguaje coloquial, a "salirse por la tangente". La pregunta es... ¿Por qué no lo hacen?.

Pues bién... ¿Recordamos la ley de atracción y repulsión de cargas eléctricas? Sabemos que dos cargas con diferente signo, una positiva y la otra negativa, se atraen. Si suponemos un cuerpo con carga negativa que gira vertiginosamente alrededor de otro que tiene carga positiva, en principio por la acción de la fuerza centrífuga el cuerpo que gira tiende a separarse del que permanece inmóvil. Pero si el giro se produce a una distancia idónea, esta fuerza centrífuga queda maravillosamente compensada por la fuerza de atracción de las cargas eléctricas.

Es precisamente esto lo que ocurre en el átomo, una compensación de fuerzas, ya que el núcleo tiene carga eléctrica positiva, mientras que los electrones la tienen negativa. En realidad el núcleo atómico posee dos tipos de corpúsculos o partículas atómicas: los protones, que tienen carga positiva, y los neutrones, que no tienen carga eléctrica alguna. Girando alrededor de dicho núcleo formado por protones (+) y neutrones encontramos a los electrones (-) con carga eléctrica negativa. Y ahora preste atención a lo que le vamos a decir:

En un átomo cualquiera el número de protones que contiene el núcleo debe ser exactamente igual que el número de electrones que giran a su alrededor.

De este modo el átomo queda estable y, en principio, perfectamente compensado. Recuerde que los protones (+) siempre tienen carga positiva y los electrones (-) siempre la tienen negativa.

Hagamos un resumen de lo visto hasta ahora: Los átomos que componen la materia están formados a su vez por partículas cargadas eléctricamente. Las cargas positivas están en el núcleo y la atracción que este núcleo ejerce sobre los electrones (cargas negativas) que giran a su alrededor evita que estos electrones escapen de su órbita. La atracción entre electrones y protones mantiene íntegra y estable la estructura atómica, compensando la fuerza centrífuga.

Ahora bién... ¿Que ocurriría si mediante la aplicación de un determinado tipo de energía damos a los electrones un impulso mayor del que tienen normalmente?... Entonces los electrones giran mas rápidamente, descompensamos las fuerzas y rompemos el equilibrio entre partículas. La fuerza centrífuga domina en este estado de cosas y tiende a separar a los electrones afectados de su núcleo. Casi siempre los electrones que sufren este proceso son los que están mas alejados del núcleo y por lo tanto menos sujetos a su fuerza de atracción. Estos electrones escapan de su órbita. Desde este preciso momento el átomo queda descompensado ya que tiene menos electrones de los que necesita su núcleo. Entonces se dice que el átomo está excitado. Un átomo excitado es aquel que por alguna causa externa a su estructura ha perdido electrones.

Cuando conseguimos en un cuerpo que un átomo pierda electrones, inmediatamente se crea un estado de verdadera excitación entre los demás átomos. ¿No sabe porqué?... Es fácil imaginar que los átomos excitados tienen necesidad de compensar su falta de electrones, por lo que los captan de los átomos que tienen mas próximos. Estos a su vez los captan de otros, estableciéndose una migración de electrones en el interior del cuerpo. Acabamos de crear lo que se llama estado eléctrico de un cuerpo. ¡Por fin ha aparecido lo que llamamos electricidad!.

La electricidad aparece cuando los electrones de las últimas órbitas de los átomos de un cuerpo escapan del poder de atracción de sus núcleos. En otras palabras: Cuando los electrones se desplazan aparece la electricidad. Grabe esto en su mente ya que es muy importante:

CUANDO LOS ELECTRONES SE DESPLAZAN APARECE LA ELECTRICIDAD

Fíjese que hemos dicho que la electricidad aparece cuando los electrones se desplazan. No hemos dicho absolutamente nada del desplazamiento de los protones porque estos permanecen inmóviles. Para llegar a comprender los fenómenos eléctricos es muy importante que parta de esta base:

El estado eléctrico de un cuerpo se presenta cuando existe una fuga de electrones (-), mientras que los protones (+) permanecen inmóviles en el núcleo, dispuestos a captar los electrones que se les pueda proporcionar.

ELECTRICIDAD ESTÁTICA
Ahora estamos preparados para poder comprender el experimento de Tales de Mileto que vimos en artículos anteriores. ¿Recordamos la barra de lacre que frotamos contra el trapo de lana? A este tipo de electricidad, producida por frotamiento, se le llama electricidad estática. Una cosa estática es aquella que no se mueve y en este tipo de electricidad, una vez que los electrones han pasado de un cuerpo a otro permanecen estáticos: ya no se mueven. Pero veamos con mas detenimiento que pasa con el lacre, el trapo de lana y los trocitos de corcho.

La lana es un material que, debido a su estructura atómica, cede electrones con mucha facilidad. El lacre, al contrario, puede captarlos en grandes cantidades. Al frotar un trapo de lana con una barra de lacre los átomos de la lana se desprenden de algunos de sus electrones que pasan a la barra de lacre. El lacre, por lo tanto, queda con mas electrones de los que sus átomos necesitan. Cuando ocurre que en un cuerpo hay un exceso de electrones, decimos que este cuerpo tiene carga eléctrica negativa.

Tenemos pués un cuerpo (el lacre) cargado negativamente al contener mas electrones de los que sus átomos necesitan. Si acercamos ahora el lacre a un cuerpo neutro (sin carga eléctrica) como un trocito de corcho, en seguida entra en acción la ley de atracción y repulsión de cargas. Los electrones del corcho mas cercanos al lacre se sienten repelidos por la carga del mismo signo (-) del lacre y por lo tanto se tienen que desplazar hacia la parte opuesta del corcho. Cuando esto sucede, la parte superior del corcho queda con defecto de electrones y prevalece la carga positiva de los protones de sus átomos. La parte superior del corcho, pues, ha quedado con carga positiva. Un cuerpo tiene carga eléctrica positiva cuando tiene defecto de electrones.

Una vez que los electrones de la parte superior del corcho se han desplazado hacia la parte inferior, tenemos dos cuerpos con cargas distintas: la carga negativa del lacre y la positiva del corcho. Por esta razón el corcho asciende hacia el lacre y se pega a él.

DESCARGA DE UN CUERPO
Para terminar, hablemos de las diferentes maneras que tienen los electrones de moverse de un cuerpo a otro. Comprender esto tiene una importancia capital para el estudio de la electrónica. Para que un cuerpo eléctricamente cargado se neutralice (a esto se le llama descargar un cuerpo) es necesaria la presencia de otro cuerpo con carga contraria al primero.

Hablamos de descarga por contacto, cuando ambos cuerpos se tocan. Entonces los electrones sobrantes del que tiene carga negativa pasan a los átomos del que tiene carga positiva. El mismo resultado obtenemos uniendo ambos cuerpos mediante un hilo metálico. Entonces hablamos de descarga mediante un conductor. Finalmente, si los cuerpos tienen una carga eléctrica muy elevada (el negativo tiene muchísimos electrones sobrantes y el positivo un gran defecto de ellos) la descarga se manifestará en forma de chispa, es decir, los electrones pasarán de un cuerpo a otro aún sin estar estos en contacto. Hablamos entonces de una descarga por arco, la cual puede realizarse a través del aire e incluso a través del vacío.

Recordemos que hemos hecho hincapié de forma reiterada en que solo los electrones pueden desplazarse de un cuerpo a otro. Tener en cuenta esto es de suma importancia para el estudio de la electrónica. Para hacerle ver este punto, aunque sea adelantándonos al artículo correspondiente, vamos a hablarle del funcionamiento de una válvula de radio (aún usadas hoy día en algunos equipos) y de un transistor. La válvula de radio basa su funcionamiento en que los electrones pueden pasar de un cuerpo a otro aún a través del vacío. Este dispositivo permite el paso de corriente eléctrica en una sola dirección y es capaz de controlar la intensidad de dicha corriente.

Lo mismo podemos decir del transistor, componente básico de todos los aparatos electrónicos de la actualidad (los circuitos integrados están formados por cientos, miles e incluso millones de transistores). Estos también permiten el paso en una sola dirección de la corriente eléctrica a través, no del vacío como en el caso de las válvulas, sino de materiales llamados semiconductores, controlando en todo momento su intensidad.

Como vemos, todo lo que estamos estudiando no es simple teoría mas o menos interesante. Estamos transmitiendote los conceptos básicos para que puedas comprender todo lo relacionado con la radio y la electrónica en general. Te animamos a seguir adelante pues ya estamos mas cerca de comprender como funciona la transmisión y recepción de señales de radio, e incluso fabricar un receptor de galena que funciona sin pilas ni corriente electrica. Solo necesita la señal que capta por su antena. ¿Te animas?... ¡Hasta pronto!.

 
C O M E N T A R I O S   
RE: El átomo - Electricidad estática

#4 Javier » 25-02-2012 00:56

Cito a juan francisco:
Cuando cada vez salgo del coche, me da una descarga electrica, saliendo un pequeño rayo de luz. Cuando estoy en el ordenador y toco cualquier cosa de metal me pasa lo mismo. Cuando toco el agua despues de salir del coche me da descarga electrica. Cuando toco a otra persona ambos recibidos una descarga. Me he puesto zapatos de piel, de cuero, de goma, y en todos me pasa lo mismo. Que puedo hacer gracias.


Te sobran electrones, Juan Francisco. ¿Has probado a trabajar de pila?

sara marin

#3 sara marin » 26-04-2011 21:29

me sirvio de mucho gracias
by:saarraa ok...!

electricidad estatica

#2 juan francisco » 05-03-2011 21:25

Cuando salgo del coche, o me levanto del ordenador, me dan descargas electricas, saliendo rayos de luz.

RE: El átomo - Electricidad estática

#1 juan francisco » 05-03-2011 21:24

Cuando cada vez salgo del coche, me da una descarga electrica, saliendo un pequeño rayo de luz. Cuando estoy en el ordenador y toco cualquier cosa de metal me pasa lo mismo. Cuando toco el agua despues de salir del coche me da descarga electrica. Cuando toco a otra persona ambos recibidos una descarga. Me he puesto zapatos de piel, de cuero, de goma, y en todos me pasa lo mismo. Que puedo hacer gracias.

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