TECNOLOGÍA DE LOS COMPONENTES ELECTRÓNICOS: mayo 2011

lunes, 9 de mayo de 2011

TRABAJO PRACTICO N° 1


Resistores 


1. ¿Para qué se utilizan los resistores en electrónica?

Se denomina resistor al componente eléctrico diseñado para introducir una resistencia eléctrica determinada entre dos puntos de un circuito. Cumplen la función de distribuir adecuadamente tensiones y corrientes en un circuito.


Simbolos
     
2. Definición de resistividad

Se denomina resistividad eléctrica al grado de dificultad que encuentran los electrones en sus desplazamientos. Se designa por la letra griega rho (ρ) y se mide en ohm - metros (Ω•m). Su valor describe el comportamiento de un material frente al paso de la corriente eléctrica, por lo que da una idea de lo malo o buen conductor que es. Un valor alto de resistividad indica que el 
material es mal conductor mientras que una bajo indicará que es un buen conductor.


3. Tabla de resistividad de los elementos más comunes


Resistividad de algunas sustancias a 20 ºC
Sustancia
r (W·m)
Coeficiente de temperatura (K-1)
Conductores
Plata
1.59·10-8
3.8·10-3
Cobre
1.67·10-8
3.9·10-3
Oro
2.35·10-8
3.4·10-3
Aluminio
2.65·10-8
3.9·10-3
Wolframio
5.65·10-8
4.5·10-3
Níquel
6.84·10-8
6.0·10-3
Hierro
9.71·10-8
5·10-3
Platino
10.6·10-8
3.93·10-3
Plomo
20.65·10-8
4.3·10-3
Semiconductores
Silicio
4300
-7.5·10-2
Germanio
0.46
-4.8·10-2
Aislantes
Vidrio
1010 - 1014
Cuarzo
7.5·1017
Azufre
1015
Teflón
1013
Caucho
1013 - 1016
Madera
108 - 1011
Diamante
1011

4.  Dado que el principal parámetro de un resistor es la resistencia definir la misma en función de sus características físicas (resistividad - largo - sección). Efectuar el análisis dimensional

La resistencia es la oposición al paso de la corriente eléctrica. La resistencia de un componente depende de sus características físicas: La resistencia (R) es directamente proporcional a su longitud (L), e inversamente proporcional a la sección  (S) ; también depende de la resistividad  (ρ) del material con que está hecho el alambre.
La resistencia  se calcula:

R = ρ * L / S


ρ = resistividad del material [Ω·m]

L = largo del resistor [m]

S = seccion del resistor [m²]


 
                                                   
                                                                            
resistencia_calcular008 
Conductor más largo, mayor resistencia
resistencia_calcular009
Conductor más corto, menor resistencia
resistencia_calcular010
Sección o área mayor (conductor más grueso) menor resistencia
resistencia_calcular011
Sección o área menor (conductor más delgado), mayor resistencia
                         


Análisis dimensional:


                                                                     R = ρ * L / A
                                            [Ω] = [Ω] . [m] . [m] / [m²]


5.  Al comprar un resistor: ¿Qué parámetros mínimos deben indicarse al vendedor?

En todas las resistencias podemos encontrar tres características, el valor nominal expresado en óhmios (W), la tolerancia en % y la potencia en vatios (W).
  • Valor nominal: Es el que indica el fabricante. Este valor normalmente es diferente del valor real, pues influyen diferentes factores de tipo ambiental o de los mismos procesos de fabricación, pues no son exactos. Suele venir indicado, bien con un código de colores, bien con caracteres alfanuméricos.
  • Tolerancia: Debido a los factores indicados anteriormente, y en función de la exactitud que se le de al valor, se establece el concepto de tolerancia como un % del valor nominal. De esta forma, si nosotros sumamos el resultado de aplicar el porcentaje al valor nominal, obtenemos un valor límite superior. Si por el contrario lo que hacemos es restarlo, obtenemos un valor límite inferior. Con la tolerancia, el fabricante nos garantiza que el valor real de la resistencia va a estar siempre contenido entre estos valores, Si esto no es así, el componente está defectuoso.
  • Potencia nominal: Es el valor de la potencia disipada por el resistor en condiciones normales de presión y temperatura.

6.  Buscar el código de colores y como se identifican los resistores de 6 bandas

                                                                   
7.  Indiquen como se identifican los resistores SMD (Surface Mounting Device - de montaje superficial)

Los equipos más modernos poseen resistores de montaje superficial que no tiene terminales o alambres de conexión. Por lo tanto solo se pueden conectar al circuito impreso por el lado de la impresión de cobre. El circuito impreso posee una extensión en donde apoya el resistor SMD que tiene forma de paralelepido (cubo alargado) con dos cabezas metalizas para su soldadura.
Identificar el valor de un resistor SMD es más sencillo que hacerlo en un resistor convencional, ya que las bandas de colores son reemplazadas por sus equivalentes numéricos y así se estampan en la superficie del resistor, la banda indicadora de tolerancia desaparece y se la “presupone” en base al número de dígitos alfanuméricos que se indican, es decir: un número de tres dígitos nos indica con esos tres dígitos el valor del resistor, y la ausencia de otra indicación nos dice que se trata de un resistor con una tolerancia del 5%. Un número de cuatro dígitos indica con los cuatro dígitos alfanuméricos su valor y nos dice que se trata de un resistor con una tolerancia de error del 1%.
                 
                             
8Resistores de alambre. Dibujos descriptivos. Características y uso

Las resistencias calentadores se utilizan para infinidad de aplicaciones. La gran mayoría de ellas son fabricadas con un alambre de una aleación de níquel (80%) y cromo (20%). Esta aleación soporta temperaturas muy altas (1000º C), es resistivo (condición necesaria para generar calor), es muy resistente a los impactos y es inoxidable.

Fotos de  Resistencias de alambre 1 ohm 3.500 watts

Como las usadas en cocinas eléctricas, calentadores de agua, hornos eléctricos o cafeteras. Aquí el alambre de níquel-cromo se cubre con cerámica y después se enchaqueta con cobre cromado o con Incoloy (níquel 45%, cromo 30%, hierro 22%, cobre 3%). La selección de la chaqueta depende del uso, el Incoloy es más resistente al óxido a temperaturas de 800º C, mientras que las enchaquetadas en cobre son generalmente para calentamiento de líquidos por inmersión.



9. Resistores de composición de carbón. Dibujos descriptivos. Características y uso.

Estas fueron también de las primeras en fabricarse en los albores de la electrónica. Están constituidas en su mayor parte por grafito en polvo, el cual se prensa hasta formar un tubo como el de la figura.
resistencia carbon
resistencia de carbon

R prensada


Las patas de conexión se implementaban con hilo enrollado en los extremos del tubo de grafito, y posteriormente se mejoró el sistema mediante un tubo hueco cerámico (figura inferior) en el que se prensaba el grafito en el interior y finalmente se disponian unas bornas a presión con patillas de conexión.
Las resistencias de este tipo son muy inestables con la temperatura, tienen unas tolerancias de fabricación muy elevadas, en el mejor de los casos se consigue un 10% de tolerancia, incluso su valor óhmico puede variar por el mero hecho de la soldadura, en el que se somete a elevadas temperaturas al componente. Además tienen ruido térmico también elevado, lo que las hace poco apropiadas para aplicaciones donde el ruido es un factor crítico, tales como amplificadores de micrófono, fono o donde exista mucha ganancia. Estas resistencias son también muy sensibles al paso del tiempo, y variarán ostensiblemente su valor con el transcurso del mismo.


10. Resistores de película de carbón. Dibujos descriptivos. Características y uso.


Este tipo es muy habitual hoy día, y es utilizado para valores de hasta 2 watios. Se utiliza un tubo cerámico como sustrato sobre el que se deposita una película de carbón tal como se aprecia en la figura.
resist. carbon

R carbón

Para obtener una resistencia más elevada se practica una hendidura hasta el sustrato en forma de espiral, tal como muestra (b) con lo que se logra aumentar la longitud del camino eléctrico, lo que equivale a aumentar la longitud del elemento resistivo.
Las conexiones externas se hacen mediante crispado de cazoletas metálicas a las que se une hilos de cobre bañados en estaño para facilitar la soldadura. Al conjunto completo se le baña de laca ignífuga y aislante o incluso vitrificada para mejorar el aislamiento eléctrico. Se consiguen así resistencias con una tolerancia del 5% o mejores, además tienen un ruido térmico inferior a las de carbón prensado, ofreciendo también mayor estabilidad térmica y temporal que éstas.


11. Indique cuales son los colores que deberán tener pintado los siguientes resistores:


1Ω= negro-marrón-oro

10Ω= negro-marrón-negro-oro

100Ω= negro-marrón-marrón-oro
1KΩ= negro-marrón-rojo-oro
10KΩ= negro-marrón-naranja-oro
100KΩ= negro-marrón-amarillo-oro
1MΩ= negro-marrón-verde-oro
10MΩ= negro-marrón-azul-oro
100MΩ= negro-marrón-violeta-oro
5% Tolerancia

4.7Ω= amarillo-violeta-oro-plata
47Ω= amarillo-violeta-negro-plata
470Ω= amarillo-violeta-marrón-plata
4.7KΩ= amarillo-violeta-rojo-plata
47KΩ= amarillo-violeta-naranja-plata
470KΩ= amarillo-violeta-amarillo-plata
4.7MΩ= amarillo-violeta-verde-plata
47MΩ= amarillo-violeta-azul-plata
470MΩ= amarillo-violeta-violeta-plata
10% Tolerancia




12. ¿Cual es la inscripción que deberá llevar un resistor de montaje superficial de 333KΩ al 1%?
Indique como están construidos estos resistores, dibujos descriptivos y características de uso.

La inscripción que se aplica a una resistencia de 333kΩ al 1% es:
3332.

La estructura de los componentes fue rediseñada para que tuvieran pequeños contactos metálicos que permitiese el montaje directo sobre la superficie del circuito impreso. De esta manera, los componentes se volvieron mucho más pequeños y la integración en ambas caras de una placa se volvió algo más común que con otros componentes.


Estas resistencias se fabrican utilizando un substrato de alúmina. El elemento resistivo se deposita en el substrato. El siguiente proceso es ajustarla hasta su valor. A continuación se hacen las terminaciones en tres lados: el superior, inferior y el extremo. La metalización de las terminaciones se realiza con pasta de plata, níquel y estaño, por este orden.



13. Buscar las series de valores normalizados y tolerancias para resistores (series e192 - e96 - e48 - e24 - e12 - e6). Determinar a qué se refieren estas series y los valores típicos de cada uno de ellos.




20%
10%
5%
2%
1%
0.5%

20%
10%
5%
2%
1%
0.5%

E6
E12
E24
E48
E96
E192

E6
E12
E24
E48
E96
E192
1
1.0
1.0
1.0
1.00
1.00
1.00
97
3.3
3.3
3.3
3.16
3.16
3.16
2
1.01
98
3.20
3
1.02
1.02
99
3.24
3.24
4
1.04
100
3.28
5
1.05
1.05
1.05
101
3.32
3.32
3.32
6
1.06
102
3.36
7
1.07
1.07
103
3.40
3.40
8
1.09
104
3.44
9
1.1
1.10
1.10
1.10
105
3.6
3.48
3.48
3.48
10
1.11
106
3.52
11
1.13
1.13
107
3.57
3.57
12
1.14
108
3.61
13
1.15
1.15
1.15
109
3.65
3.65
3.65
14
1.17
110
3.70
15
1.18
1.18
111
3.74
3.74
16
1.20
112
3.79
17
1.2
1.2
1.21
1.21
1.21
113
3.9
3.9
3.83
3.83
3.83
18
1.23
114
3.88
19
1.24
1.24
115
3.92
3.92
20
1.26
116
3.97
21
1.27
1.27
1.27
117
4.02
4.02
4.02
22
1.29
118
4.07
23
1.30
1.30
119
4.12
4.12
24
1.32
120
4.17
25
1.3
1.33
1.33
1.33
121
4.3
4.22
4.22
4.22
26
1.35
122
4.27
27
1.37
1.37
123
4.32
4.32
28
1.38
124
4.37
29
1.40
1.40
1.40
125
4.42
4.42
4.42
30
1.42
126
4.48
31
1.43
1.43
127
4.53
4.53
32
1.45
128
4.59
33
1.5
1.5
1.5
1.47
1.47
1.47
129
4.7
4.7
4.7
4.64
4.64
4.64
34
1.49
130
4.70
35
1.50
1.50
131
4.75
4.75
36
1.52
132
4.81
37
1.54
1.54
1.54
133
4.87
4.87
4.87
38
1.56
134
4.93
39
1.58
1.58
135
4.99
4.99
40
1.60
136
5.05
41
1.6
1.62
1.62
1.62
137
5.1
5.11
5.11
5.11
42
1.64
138
5.17
43
1.65
1.65
139
5.23
5.23
44
1.67
140
5.30
45
1.69
1.69
1.69
141
5.36
5.36
5.36
46
1.72
142
5.42
47
1.74
1.74
143
5.49
5.49
48
1.76
144
5.56
49
1.8
1.8
1.78
1.78
1.78
145
5.6
5.6
5.62
5.62
5.62
50
1.80
146
5.69
51
1.82
1.82
147
5.76
5.76
52
1.84
148
5.83
53
1.87
1.87
1.87
149
5.90
5.90
5.90
54
1.89
150
5.97
55
1.91
1.91
151
6.04
6.04
56
1.93
152
6.12
57
2.0
1.96
1.96
1.96
153
6.2
6.19
6.19
6.19
58
1.98
154
6.26
59
2.00
2.00
155
6.34
6.34
60
2.03
156
6.42
61
2.05
2.05
2.05
157
6.49
6.49
6.49
62
2.08
158
6.57
63
2.10
2.10
159
6.65
6.65
64
2.13
160
6.73
65
2.2
2.2
2.2
2.15
2.15
2.15
161
6.8
6.8
6.8
6.81
6.81
6.81
66
2.18
162
6.90
67
2.21
2.21
163
6.98
6.98
68
2.23
164
7.06
69
2.26
2.26
2.26
165
7.15
7.15
7.15
70
2.29
166
7.23
71
2.32
2.32
167
7.32
7.32
72
2.34
168
7.41
73
2.4
2.37
2.37
2.37
169
7.5
7.50
7.50
7.50
74
2.40
170
7.59
75
2.43
2.43
171
7.68
7.68
76
2.46
172
7.77
77
2.49
2.49
2.49
173
7.87
7.87
7.87
78
2.52
174
7.96
79
2.55
2.55
175
8.06
8.06
80
2.58
176
8.16
81
2.7
2.7
2.61
2.61
2.61
177
8.2
8.2
8.25
8.25
8.25
82
2.64
178
8.35
83
2.67
2.67
179
8.45
8.45
84
2.71
180
8.56
85
2.74
2.74
2.74
181
8.66
8.66
8.66
86
2.77
182
8.76
87
2.80
2.80
183
8.87
8.87
88
2.84
184
8.98
89
3.0
2.87
2.87
2.87
185
9.1
9.09
9.09
9.09
90
2.91
186
9.19
91
2.94
2.94
187
9.31
9.31
92
2.98
188
9.42
93
3.01
3.01
3.01
189
9.53
9.53
9.53
94
3.05
190
9.65
95
3.09
3.09
191
9.76
9.76
96
3.12
192
9.88


14.  Explique el funcionamiento de los potenciómetros. ¿Para qué se utiliza? Haga dibujos descriptivos. Explique la diferencia entre los lineales y las logarítmicas.

Un potenciómetro es un resistor cuyo valor de resistencia es variable. De esta manera, indirectamente, se puede controlar la intensidad de corriente que fluye por un circuito si se conecta en paralelo, o la diferencia de potencial al conectarlo en serie.
Normalmente, los potenciómetros se utilizan en circuitos de poca corriente. Para circuitos de corrientes mayores, se utilizan los reóstatos, que pueden disipar más potencia.

  Potenciómetros lineales. La resistencia es proporcional al ángulo de giro.
  Logarítmicos. La resistencia depende logarítmicamente del ángulo de giro.

La diferencia entre el logaritmico y el lineal, es que en el lineal, el cambio de resistencia es constante, o sea, su graLa diferencia entre el logarítmico y el lineal, es que en el lineal, el cambio de resistencia es constante, o sea, su gráfica da una recta, y en el caso de la logarítmica, la grafica quedaría como el de una función logarítmica o sea, que no varia constantemente.





15. ¿Para qué se utilizan los potenciómetros de pre ajuste (preset)?

   
Potenciómetro de pre ajuste "Preset" estos potenciómetros no son de acceso externo, se colocan en los circuitos para hacer ajustes finos, una vez hechos generalmente ya no se vuelven a ajustar, quedando el ajuste fijo.


16. Resistores de película metálica. Usos, características y dibujos descriptivos.

 Este tipo de resistencia es el que mayoritariamente se fabrica hoy día, con unas características de ruido y estabilidad mejoradas con respecto a todas las anteriores. Tienen un coeficiente de temperatura muy pequeño, del orden de 50 ppm/°C (partes por millón y grado Centígrado). También soportan mejor el paso del tiempo, permaneciendo su valor en ohmios durante un mayor período de tiempo. Se fabrican este tipo de resistencias de hasta 2 watios de potencia, y con tolerancias del 1% como tipo estándar.


17. Resistores no lineales. Usos

Estas resistores se caracterizan porque su valor ohmico, que varía de forma no lineal, es función de distintas magnitudes físicas como puede ser la temperatura, tensión, luz, campos magnéticos, etc.. Así estas resistores están consideradas como sensores.
Entre las más comunes podemos destacar las siguientes:
-Termistores o resistores NTC y PTC. En ellas la resistencia es función de la temperatura.
-Varistores o resistores VDR. En ellas la resistencia es función de la tensión.
-Fotoresistores o resistores LDR. En estas últimas la resistencia es función de la luz.




18. Termistores: NTC (negative temperature coeficient)
PTC (positive temperature coeficient)

Los Termistores son resistores térmicamente sensibles, existen dos tipos  de termistores según la variación de la resistencia/coeficiente de temperatura, pueden ser negativos (NTC) o positivos (PTC).
NTC
Es un componente, al igual que la PTC, que varia su resistencia en función de la temperatura. Así, cuando reciben una temperatura mayor que la de ambiente disminuye su valor óhmico y cuando es baja o de ambiente aumenta.
Símbolo de la NTC
Identificación por bandas de coloreS




Aspecto físico real de una NTC


Suelen construirse con óxido de hierro, de cromo, de manganeso, de cobalto o de níquel.
El encapsulado de este tipo de resistencia dependerá de la aplicación que se le vaya a dar. Por ello nos encontramos NTC de disco, de varilla, moldeado, lenteja, con rosca para chasis...
Los fabricantes identifican los valores de las NTC mediante dos procedimientos: serigrafiado directo en el cuerpo de la resistencia, y mediante bandas de colores, semejante a las resistencias y siguiendo su mismo código, teniendo en cuenta que el primer color es el que está más cercano a las patillas del componente según se observa en la figura. Su curva característica se realiza entre dos parámetros, la resistencia y la temperatura.
Sus aplicaciones más importantes están: medidas, regulación y alarmas de temperatura, regulación de la temperatura en procesos de elaboración, termostatos, compensación de parámetros de funcionamiento en aparatos electrónicos (radio, TV...).
Curva característica NTC
PTC
En este componente un aumento de temperatura se corresponde con un aumento de resistencia. Se fabrican con titanato de bario. Sus aplicaciones más importantes son: en motores para evitar que se quemen sus bobinas, en alarmas, en TV y en automóviles (temperatura del agua).
El concepto de los encapsulados de las PTC se rige por los mismos criterios que una NTC, siendo sus aspectos muy parecidos a los mismos.
Su curva característica se realiza entre dos parámetros, la resistencia y la temperatura.
La identificación de los valores de estos dispositivos se realiza mediante franjas de colores en el cuerpo de los mismos que hacen referencia a un determinado tipo. Para deducir sus características se recurre a los catálogos de los fabricantes.
Los márgenes de utilización de las NTC y PTC están limitados a valores de temperatura que no sobrepasan los 400ºC.
Símbolo de la PTC
Identificación por banda de colores
Aspecto físico real de una PTC

Curva característica PTC


19. LDR (light dependant resistor). Usos, características y dibujos descriptivos.

LDR
La resistencia de este tipos de componentes varia en función de la luz que recibe en su superficie. Así, cuando están en oscuridad su resistencia es alta y cuando reciben luz su resistencia disminuye considerablemente.
Los materiales que intervienen en su construcción son Sulfuro de Cadmio, utilizado como elemento sensible a las radiaciones visibles y sulfuro de plomo se emplean en las LDR que trabajan en el margen de las radiaciones infrarrojas. Estos materiales se colocan en encapsulados de vidrio o resina.
Su uso más común se encuentra en apertura y cierre de puertas, movimiento y paro de cintas trasportadoras, ascensores, contadores, alarmas, control de iluminación...

 
Símbolos de la LDR
Aspecto físico real de las fotocélulas o LDR

Las características técnicas se estudian teniendo en cuenta la variación de su resistencia en función de la luz que reciben en su superficie en lux.
Curva característica de la LDR

20. VDR (voltage dependant resistor). Usos, características y dibujos descriptivos.

VDR
La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor óhmico cuando aumenta bruscamente la tensión. De esta forma bajo impulsos de tensión se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad.
Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan básicamente para proteger contactos móviles de contactores, reles, interruptores.., ya que la sobre intensidad que se produce en los accionamientos disipa su energía en el varistor que se encuentra en paralelo con ellos, evitando así el deterioro de los mismos, además, como protección contra sobre tensiones y estabilización de tensiones, adaptación a aparatos de medida...

   

Símbolo de la VDR
Aspecto físico real de una VDR
Se utilizan en su construcción carburo de silicio, óxido de zinc, y óxido de titanio.
Curva característica de la VDR