components electrònics

Miquel Petit

Els elements que integren els circuits són

els components electrònics

Els components es poden classificar en dos grups

ACTIUSPASSIUS

Els components passius són aquells que actuen com a

càrregues

Els components actius, fabricats amb materials semiconductors, són capaços de generar, modificar i amplificar el valor dels senyal elèctric

RESISTORS

CONDENSADORS

BOBINES

S’anomena resistor el component realitzat especialment perquè

ofereixi una determinada

resistència elèctrica

En un resistor s’hi distingeixen tres característiques molt importants, que ens

defineixen les condicions de treball i utilització

Resistència Tolerància

Potència nominal

RESISTÈNCIA

El valor òhmic d’un resistor comercial no sol ser exactament

l’indicat. Així, hem de distingir els conceptes de valor nominal i el

valor real

VALOR NOMINAL

• És el proporcionat pel fabricant

VALOR REAL

• És el que mesura realment el resistor

TOLERÀNCIA• És el marge d’error que proporciona el fabricant

de resistors. Apareix pel fet de l’impossibilitat d’obtenir un valor exacte en la fabricació.

• Expressa la diferència entre el valor resistiu real i el nominal

• De fet és el camp comprès entre els valors màxim i mínim d’un resistor

• S’expressa en %

Els valors de tolerància que s’utilitzen normalment són

±2%

±5%

±10%

±20%

Un resistor amb una resistència de 100 Ω i una tolerància de ±10% ens

indica que pot tenir un valor real comprès entre 90 Ω I

110 Ω

EXEMPLE

Determina els valor reals màxim i mínim que pot tenir un resistor de 470 Ω amb una tolerància de ±10 %

En aquest cas, el valor nominal de la resistència es 470 Ω. Com que la tolerància és de ±10 %, els valors màxim I mínim són els següents:

423100

47010470470 de %10470:màxim realValor

517100

47010470470 de %10470:màxim realValor

Hi ha altre valors de tolerància

±1 %

±0.5%

±0.1%

Aquestes són per les resistències de precisió

POTÈNCIA NOMINALUn factor que cal tenir en compte en l’elecció d’una resistència, és la dissipació de potència en forma de calor.

Aquest fenomen de dissipació calorífica es degut a que el corrent al travessar la resistència perd una certa quantitat d’energia utilitzada en vèncer la dificultat que aquesta representa.

Aquest energia es presenta en forma de calor i depèn lògicament de la intensitat del corrent que hi circuli.

Les potències més comunes dels resistors comercials són ¼W, ½W, 1W, 2W, W, 5W, 10W, 15W, segons model i forma.

Sim bologia

Resistors

CLASSIFICACIÓ DELS RESISTORS

Segons la linealitat

Segons la capacitat de modificar el seu valor òhmic

Lineals No lineals Fixos Variables

Aquest tipus de resistors es caracteritza per tenir una resposta lineal quan estan sotmesos a tensions i corrents relacionats entre si per la llei d’Ohm

Aquesta classe de resistors modifiquen les característiques resistives amb la variació de determinades magnituds físiques, com la temperatura, la llum o la tensió

Hi ha tres grans grups

Sensibles a la llum (LDR)

Sensibles a la temperatura (NTC i PTC)

Sensibles a la tensió (VDR)

Són coneguts per C). Estan construïts amb materials que es transformen en conductors quan incideix energia lluminosa sobre ells, per exemple el sulfur de Cadmi.

Al exposar les LDR a la Llum Baixa la seva

resistència

Normalment les LRD tenen un valor d’uns quants MΩ (10 MΩ).Quan s’aplica llum, la seva resistència baixa a un poc ohms (75-300Ω)

A més temperatura presenten menys resistència

Aquests resistors es caracteritzen per variar de valor òhmic en raó inversa a la temperatura

NTC (Negative Temperature Coefficient)

PTC (Positive Temperature Coefficient)

En aplicar una determinada temperatura a un resistor del tipus PTC s’obté una resposta resistència-temperatura com la dels gràfics.

Al principi s’hi produeix una petita disminució òhmica ( I ), però, a partir de certa temperatura, el valor de la resistència augmenta bruscament ( II ). Aquest punt s’anomena temperatura de commutació (TC). Posteriorment, si la temperatura continua augmentant, la resistència torna a disminuir ( III )

VDR (Voltage Dependent Resistor)

Els resistors VDR modifiquen el seu valor òhmic segons la tensió que suporten, tal com s’indica en les corbes

NTC (Negative Temperature Coefficient)

VDR (Voltage Dependent Resistor)

LDR (Light Dependent Resistor)

PTC (Positive Temperature Coefficient)

Detecció del pas de persones i objectes

Control d’obertura i tancaments automàtics

Activació de relès fotosensibles a la llum

Termòstats

Mesura de temperatures

Sensors de temperaturaTermòstatsProtecció contra sobretensions i curts circuits

Compensadors de temperatura en circuits transistoritzats

Estabilització de tensions

Limitació de tensions

Protecció de contactes

Segons la fabricació, els resistors fixos es poden classificar..

Resistors aglomerats

Resistors de pel·lícula de carbó

Resistors de pel·lícula metàl·lica

Resistors bobinats

RESISTORS AGLOMERATSEls resistors aglomerats estan

constituïts per una mescla de carbó, matèria aïllant i una resina aglomerant. Els percentatges de carbó en la mescla determinen el valor de la resistència

Aquest tipus de resitor es caracteritza per la robustesa mecànica i elèctrica i la capacitat

de suportar fortes sobrecàrregues.

RESISTORS DE PEL·LÍCULA DE CARBÓFormat per un cilindre aïllant ceràmic sobre el qual es disposa un fina pel·lícula de carbó. El valor òhmic desitjat s’aconsegueix en practicar a la pel·lícula de carbó uns solcs en forma d’espiral, que n’allarguen la longitud i en redueixen la secció

RESISTORS DE PEL·LÍCULA DE CARBÓ

RESISTORS DE PEL·LÍCULA METÀL·LICA

L’element resistent és un cilindre aïllant ceràmic sobre el qual es diposita una fina pel·lícula d’aliatge metàl·lic, per exemple, de crom

RESISTORS BOBINATSConsisteixen en un suport aïllant ceràmic sobre el qual s’enrotllen espires de fil metàl·lic resistor recobertes per esmalts o ciments incombustibles.

Són resistors molt estables i les variacions per efecte de la temperatura no són gaire elevades

El valor òhmic s’obté segons la longitud del fil i la seva secció

sLR sLR sLR

sLR

RESISTORS BOBINATS

Models reals

En els resitors variables és possible modificar el valor òhmic per mitjà d’un dispositiu mòbil anomenat cursor

Aquest valors varien entre zero i un màxim

Entre moltes altres aplicacions, s’utilitzen per regular el volum d’aparells

S’anomenen potenciòmetres o reostats

S im bo log ia

Potenciòm etres

Hi ha de diferents tipus

Resistors variables bobinats

Resistors variables de

pel·lícula

Resistors ajustables

Aquests resistors estan formats per una part fixa, constituïda normalment per una pel·lícula resistiva de carbó aglomerat, i una part mòbil en contacte amb l’anterior

La rotació o desplaçament efectuat per la part mòbil provoca la variació del voalr òhmic de la seva resistència

Aquest tipus de resistor variable és de baixa potència, es a dir, no hi poden circular corrents elevats

S im bologia

Potenciòm etres

També anomenats reòstats

Un reòstat no és més que un fil d’alta resistència enrotllat en un suport ceràmic, sobre el qual es fa lliscar un contacte mòbil o cursor.

S’utilitza per suportar grans potències

S’utilitzen per modificar a voluntat petits valors òhmics on s’hagi de deixar ajustat un determinat valor de resistència, d’una manera permanent o pràcticament permanent.

Els potenciómetres i reòstats es poden connectar de dues

maneres diferents

Connexió en sèrie

(reostàtica)Connexió

potenciomètrica

Un condensador és un dispositiu elèctric que

emmagatzema càrregues elèctriques

Arm adures

D ie lèctric

Un condensador està compost per dues o més plaques conductores o armadures, separades per un material aïllant o dielèctric

S’anomena capacitat elèctrica la propietat que tenen els condensadors d’emmagatzemar un nombre més o menys gran de càrregues elèctriques quan estan sotmesos a una tensió

La unitat de capacitat és el farad (F)

VCq

Circuit de càrrega d’un condensador

Corbes de càrrega

Circuit de descàrrega

Corbes de descàrrega

Matemàticament, el temps quer tarda un condensador a carregar-se o descarregar-se és infinit. A la pràctica, això no és així

La constant de temps d’un circuit (T) es defineix com el temps que el condensador tarda a carregar-se al 63,2 % del seu valor final o a descarregar-se al 36,8 % del seu valor inicial.

CR

Un condensador es carrega i descarrega totalment en cinc constants de temps

T T 2T 3T 4T 5T

%V 63.2 86.5 95 98.2 99.3

Percentatge de tensió en un condensador que emmagatzema en la càrrega

Percentatge de tensió en un condensador que manté en la descàrrega

La dada més important d’un condensador és la capacitat, que pot ser fixa, variable o ajustable (trimmers)

Distingim entre condensadors fixos i variables

Aquest tipus de condensadors es

classifiquen segons el dielèctric utilitzat.

paper

plàstic

mica

Vidre

ceràmics

electrolítics

Component passiu que crea un camp magnètic quan es travessat per un corrent

Està format per un fil de coure arrollat dsmunt un nucli quepor ser d’aire o altre material, formant les espires

La unitat d’inductància és l’Henry (H) i depèn del diàmetre de la bobina, la secció i del material del nucli

Els diodes son components electrònics formats per semiconductors extrínsecs de tipus N i P.

La seva principal funció és deixar pasar o no corrent elèctric

Portadors majoritaris

COMPARATIVA Si-Ge

Els diodes LED (Diode Emissor de Llum), és un component optoelectrònic que s’utilitza per visualitzar situacions de funcionament en el aparrells electrònics.

Aprofita la capacitat que té la junció P-N de emitir llum en l’espectre que elnostre ull es capaç de captar

Hi ha de diferents formes i colors.

Els més utilitzats són el vermell, verd, groc, i últimament el blau, en aparells d’alta gamma

Pel seu funcionament el LED ha d’estar associat amb un resistor en sèrie, per tal de limitar la intensitat i mantenir la seva tensió de llindar que és de 1,5 V

L

LTL I

VVR

El càcul de la resistència limitadora….

R

+ -Vcc

Sim bologia

LED

És un component electrònic capaç d’amplificar el corrent, per tant és el màxim exponent dels components actius

Consta de parts ben diferenciades

Transistor N PN

Transistor PN P

NP

Base

E m issor

C ol·lector

N

NP

B ase

E m issor

C ol·lector

P

Sím bol S ím bol

b

c

e

b

c

e

La unió de dos semiconductors extrínsecs de tipus N i un de tipus P formen un transistor NPN.

La unió de dos semiconductors extrínsecs de tipus P i un de tipus N formen un transistor PNP.

La junció base-emissor ha d’estar polaritzada directament

Per que un transistor funcioni a la zona activa......

.... i la junció base-col·lector inversament

En un transistor NPN la polarització directa de la junció d’emissor implica una circulació d’electrons de l’emissor a la base. La polarització inversa del col·lector comporta un desplaçament molt petit d’electrons de la base al col·lector.

D’això en diem corrent d’emissor (IE). Quan els electrons arriben a la base, la qual té un gruix molt petit, n’atreu i en desvia una petita quantitat, de manera que es produeix un corrent de base (IB). La resta d’electrons travessen la base i s’introdueixen en el col·lector per formar el corrent de col·lector (IC)

Quan en un transistor s’hi apliquen les dues polaritzacions simultàmeament, els electrons que procedeixen de l’emissor (perquè està polaritzat directament) es desplacen a molta velocitat.

Aquest procés de conducció s’anomena efecte transistor

De tot això poden dir que com més electrons travessin la base, més gran serà el corrent de col·lector

Els corrents que s’estableixen en el transistor estan relacionats segons l’expressió:

CBE III

Si considerem la base del transistor com un circuit d’entrada i el col·lector com un se sortida, espoden fer les afirmacions següents:

Quan hi ha poca tensió directa a l’entrada, s’obté una tensió elevada a la sortida.

Quan hi ha poc corrent d’entrada, s’obté un corrent elevat de sortida.

Quan hi ha poca potència d’entrada, s’obté una potència elevada a la sortida.

D’acord amb aquest tres punts, podem parlar de tres paràmetres fonamentals en un transistor

Guany de corrent

Guany de tensió

Guany de potència

entradad' tensiósortida de tensió tensiódeGuany

entradad'Corrent sortida deCorrent corrent deGuany

entradad' Potènciasortida de PotènciaPotència deGuany

I B = 0

IC = 0 I = 0

I B > 0

IC >0 I > 0

I E I E= 0 >0

A

B

A

B

I > 0I = 0

I > 0I = 0

Sem blança d 'un transisto r am b un in terruptor Sem blança am b un re lé

Estat obert Esta t obertEsta t tancat E stat tancat

II

I

BC

E

Transistor N PN

+

-V cc

R b

+

-V cc R b

C IR C U IT 1 C IR C U IT 2

Transistors en esta t de b locatge (O FF)

1

2

+

-V cc

R b

+

-V cc R b

Transis tors en estat de conducció (O N )

1

2

2,7 k

2,2 k

LD R

22 k

B C 337

B C 337

330 WW

W

W

LE D

R 2

R 1T1

T2

R3

P otenciòm etre+

-V cc

9V

D 11N4004

R elé 9V

Projecte circuit amb

LDR

-tºC

LD R N TC

+ -

C ondensadors Bob inaR esistors

Q uadre resum de s im bologia

D íode LED

Potenciòm etres

Transistor N PN Transistor PN P