Diodo Emisor de Luz (LED)

Un led o diodo emisor de luz es un dispositivo semiconductor (diodo) que emite luz incoherente de espectro reducido cuando se polariza de forma directa la unión PN del mismo y circula por él una corriente eléctrica. Este fenómeno es una forma de electroluminiscencia. El color, depende del material semiconductor empleado en la construcción del diodo y puede variar desde el ultravioleta, pasando por el visible, hasta el infrarrojo. Los diodos emisores de luz que emiten luz ultravioleta también reciben el nombre de led UV (ultraviolet light: "luz ultravioleta") y los que emiten luz infrarroja se llaman IRED (InfraRed Emitting Diode: "radiación infrarroja").

El nombre español proviene del acrónimo inglés LED (Light-Emitting Diode: ‘diodo emisor de luz’).

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Funcionamiento físico

El funcionamiento físico consiste en que, en los materiales semiconductores, un electrón al pasar de la banda de conducción a la de valencia , pierde energía ; esta energía perdida se puede manifestar en forma de un fotón desprendido, con una amplitud, una dirección y una fase aleatoria. El que esa energía perdida cuando pasa un electrón de la banda de conducción a la de valencia se manifieste como un fotón desprendido o como otra forma de energía (calor por ejemplo) va a depender principalmente del tipo de material semiconductor. Cuando un diodo semiconductor se polariza directamente, los huecos de la zona p se mueven hacia la zona n y los electrones de la zona n hacia la zona p; ambos desplazamientos de cargas constituyen la corriente que circula por el diodo.

Tecnología LED 

En corriente continua (CC), todos los diodos emiten cierta cantidad de radiación cuando los pares electrón-hueco se recombinan; es decir, cuando los electrones caen desde la banda de conducción (de mayor energía) a la banda de valencia (de menor energía), emitiendo fotones en el proceso. Indudablemente, por ende, su color, dependerá de la altura de la banda prohibida (diferencias de energía entre las bandas de conducción y valencia), es decir, de los materiales empleados. Los diodos convencionales, de silicio o germanio, emiten radiación infrarroja muy alejada del espectro visible. Sin embargo, con materiales especiales pueden conseguirse longitudes de onda visibles. Los ledes e IRED, además tienen geometrías especiales para evitar que la radiación emitida sea reabsorbida por el material circundante del propio diodo, lo que sucede en los convencionales.

Compuestos empleados en la construcción de ledes:

Compuesto	Color	Long. de onda
Arseniuro de galio (GaAs)	Infrarrojo	940 nm
Arseniuro de galio y aluminio (AlGaAs)	Rojo e infrarrojo	890 nm
Arseniuro fosfuro de galio (GaAsP)	Rojo, anaranjado y amarillo	630 nm
Fosfuro de galio (GaP)	Verde	555 nm
Nitruro de galio (GaN)	Verde	525 nm
Seleniuro de zinc (ZnSe)	Azul
Nitruro de galio e indio (InGaN)	Azul	450 nm
Carburo de silicio (SiC)	Azul	480 nm
Diamante (C)	Ultravioleta
Silicio (Si)	En desarrollo

Aplicaciones

Los diodos infrarrojos (IRED) se emplean desde mediados del siglo XX en mandos a distancia de televisores , habiéndose generalizado su uso en otros electrodomésticos como equipos de aire acondicionado, equipos de música, etc., y en general para aplicaciones de control remoto, así como en dispositivos detectores, además de ser utilizados para transmitir datos entre dispositivos electrónicos como en redes de computadoras y dispositivos como teléfonos móviles , computadoras de mano, aunque esta tecnología de transmisión de datos ha dado paso al bluetooth en los últimos años, quedando casi obsoleta.

Pantalla de ledes en el Estadio de los Arkansas Razorbacks.

Ledes aplicados al automovilismo, Vehículo con luces diurnas de ledes.

Conexión

Para conectar ledes de modo que iluminen de forma continua, deben estar polarizados directamente, es decir, con el polo positivo de la fuente de alimentación conectado al ánodo y el polo negativo conectado al cátodo. Además, la fuente de alimentación debe suministrarle una tensión o diferencia de potencial superior a su tensión umbral. Por otro lado, se debe garantizar que la corriente que circula por ellos no exceda los límites admisibles, lo que dañaría irreversiblemente al led. (Esto se puede hacer de manera sencilla con una resistencia R en serie con los ledes)

Diodo rectificador

Diodo rectificador.

Sean semiconductores de estado sólido, válvulas al vacío o válvulas gaseosas como las de vapor de mercurio, son tipos de diodo que constituyen el elemento o circuito que permite convertir la corriente alterna en corriente continua

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Características generales:

El diodo rectificador es uno de los mecanismos de la familia de los diodos más sencillos. El nombre diodo rectificador deriva de su aplicación, la cual reside en separar los ciclos positivos de una señal de corriente alterna. Si se aplica al diodo una tensión de corriente alterna durante los medios ciclos positivos, se polariza en forma directa; de esta manera, permite el paso de la corriente eléctrica. Pero durante los medios ciclos negativos, el diodo se polariza de manera inversa; con ello, evita el paso de la corriente en tal sentido. Durante la fabricación de los diodos rectificadores, se consideran tres factores: la frecuencia máxima en que realizan correctamente su función, la corriente máxima en que pueden conducir en sentido directo y las tensiones directa e inversa máximas que soportarán.

Construcción de diodo rectificador:

Su construcción está basada en la unión PN siendo su principal aplicación como rectificadores. Este tipo de diodos (normalmente de silicio) soportan elevadas temperatura (hasta 200ºC en la unión), siendo su resistencia muy baja y la corriente en tensión inversa muy pequeña. El diodo más antiguo y utilizado es el diodo rectificador que conduce en un sentido, pero se opone a la circulación de corriente en el sentido opuesto.

Aplicaciones de los diodos rectificadores

Una de las aplicaciones clásicas de los diodos rectificadores, es en las fuentes de alimentación; aquí, convierten una señal de corriente alterna en otra de corriente directa. Los diodos rectificadores se usan principalmente en: circuitos rectificadores, circuitos fijadores, circuitos recortadores, diodos volantes. 

Tipos y especificidades

Dependiendo de las características de la alimentación en corriente alterna que emplean, se les clasifica en monofásicos, cuando están alimentados por una fase de la red eléctrica, o trifásicos cuando se alimentan por tres fases. Atendiendo al tipo de rectificación, pueden ser de media onda, cuando sólo se utiliza uno de los semiciclos de la corriente, o de onda completa, donde ambos semiciclos son aprovechados.

Los rectificadores monofásicos con diodos son de tres tipos:

1. De media onda: Cuando sólo se utiliza uno de los semiciclos de la corriente. Es el tipo más básico de rectificador es el rectificador monofásico de media onda constituido por un único diodo entre la fuente de alimentación alterna y la carga.

2. De onda completa y punto medio: Donde ambos semiciclos son aprovechados. Un rectificador de onda completa convierte la totalidad de la forma de onda de entrada en una polaridad constante (positiva o negativa) en la salida, mediante la inversión de las porciones (semiciclos) negativas (o positivas) de la forma de onda de entrada. Las porciones positivas (o negativas) se combinan con las inversas de las negativas (positivas) para producir una forma de onda parcialmente positiva (negativa).

Interruptor

Interruptor eléctrico
Diferentes interruptores eléctricos. Arriba: magnetotérmico, de mercurio, selector rotativo,DIP, optoacoplador SMD y reed switch. Abajo: de pared,conmutador miniatura, de montaje en cable, pulsador, para CI y microswitch detector de posición.
Tipo	Pasividad
Principio de funcionamiento	Paso y corte de corriente
Símbolo electrónico
Configuración	Entrada y salida (básicamente)

Un interruptor eléctrico es un dispositivo que permite desviar o interrumpir el curso de una corriente eléctrica. En el mundo moderno sus tipos y aplicaciones son innumerables, van desde un simple interruptor que apaga o enciende una bombilla, hasta un complicado selector de transferencia automático de múltiples capas, controlado por computadora.

Su expresión más sencilla consiste en dos contactos de metal inoxidable y el actuante. Los contactos, normalmente separados, se unen mediante un actuante para permitir que la corriente circule. El actuante es la parte móvil que en una de sus posiciones hace presión sobre los contactos para mantenerlos unidos
.

Clasificación de los interruptores

Pulsador SPST.

Actuantes

Los actuantes de los interruptores pueden ser normalmente abiertos, en cuyo caso al accionarlos se cierra el circuito (el caso del timbre) o normalmente cerrados en cuyo caso al accionarlos se abre el circuito.

Pulsadores

También llamados interruptores momentáneos. Este tipo de interruptor requiere que el operador mantenga la presión sobre el actuante para que los contactos estén unidos. Un ejemplo de su uso lo podemos encontrar en los timbres de las casas o apartamentos.

Cantidad de polos

Interruptor de doble polo.

Son la cantidad de circuitos individuales que controla el interruptor. Un interruptor de un solo polo como el que usamos para encender una lámpara. Los hay de 2 o más polos. Por ejemplo si queremos encender un motor de 220 voltios y a la vez un indicador luminoso de 12 voltios necesitaremos un interruptor de 2 polos, un polo para el circuito de 220 voltios y otro para el de 12 voltios.

Cantidad de vías (tiros)

Es la cantidad de posiciones que tiene un interruptor. Nuevamente el ejemplo del interruptor de una sola vía es el utilizado para encender una lámpara, en una posición enciende la lámpara mientras que en la otra se apaga.

Interruptor de doble vía.

Los hay de 2 o más vías. Un ejemplo de un interruptor de 3 vías es el que podríamos usar para controlar un semáforo donde se enciende una bombilla de cada color por cada una de las posiciones o vías.

Combinaciones

Se pueden combinar las tres clases anteriores para crear diferentes tipos de interruptores. En el gráfico inferior podemos ver un ejemplo de un interruptor DPDT.

Tipos de interruptores eléctricos[editar]

• El interruptor magnetotérmico o interruptor automático se caracteriza por poseer dos tipos de protección incorporados, actuando en caso de cortocircuito o en caso de sobrecarga de corriente. Este tipo de interruptor se utiliza comúnmente en los cuadros eléctricos de viviendas, comercios o industrias para controlar y proteger cada circuito individualmente. Su empleo se complementa con el de interruptores diferenciales.

• Interruptor diferencial es un tipo de protección eléctrica destinada a proteger a las personas de las derivaciones o fugas de corriente causadas por faltas de aislamiento. Se caracterizan por poseer una alta sensibilidad (detectan diferencias de corriente orden de los mA) y una rápida operación.

• Reed switch es un interruptor encapsulado en un tubo de vidrio al vacío que se activa al encontrar un campo magnético.

• Interruptor centrífugo se activa o desactiva a determinada fuerza centrífuga. Es usado en los motores como protección.

• Interruptores de transferencia trasladan la carga de un circuito a otro en caso de falla de energía. Utilizados tanto en subestaciones eléctricas como en industrias.

• Interruptor DIP viene del inglés ’’’dual in-line package’’’ en electrónica y se refiere a una línea doble de contactos. Consiste en una serie de múltiples micro interruptores unidos entre sí.

• Hall-effect switch también usado en electrónica, es un contador que permite leer la cantidad de vueltas por minuto que está dando un imán permanente y entregar pulsos.

• Interruptor inercial (o de aceleración) mide la aceleración o desaceleración del eje de coordenadas sobre el cual esté montado. Por ejemplo los instalados para disparar las bolsas de aire de los automóviles. En este caso se deben instalar laterales y frontales para activar las bolsas de aire laterales o frontales según donde el automóvil reciba el impacto.

• Interruptor de membrana (o burbuja) generalmente colocados directamente sobre un circuito impreso. Son usados en algunos controles remotos, los paneles de control de microondas, etc

• Interruptor de nivel, usado para detectar el nivel de un fluido en un tanque.

• Sensor de flujo es un tipo de interruptor que está formado por un imán y un reed switch.

• Interruptor de mercurio usado para detectar la inclinación. Consiste en una gota de mercurio dentro de un tubo de vidrio cerrado herméticamente, en la posición correcta el mercurio cierra dos contactos de metal.

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TRANSFORMADOR

TRANSFORMADOR

El  transformador magnético de esta maquina la constituye un núcleo magnético sin entrehierro, el cual no esta realizado con hierro macizo sino con chapas de acero al silicio apiladas y aisladas entre si.

El circuito que recibe la energía del exterior o de la red se llama PRIMARIO y el que la entrega una vez ya transformada por efecto de inducción magnética se llama SECUNDARIO. El primario o el secundario pueden ser indistintamente el lado de alta tensión o el lado de bajo tensión.

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PARTES DEL TRANSFORMADOR

Un transformador consta de numerosas partes, las principales son las siguientes:

a) Núcleo magnético.

b) Devanados, primario, secundario, terciario, etc.

 

a) El núcleo constituye el circuito magnético que transfiere energía de un circuito a otro. Y su función principal es la de conducir el flujo activo. Está sujeto por el herraje o bastidor, se construye de laminaciones de acero al silicio (4%) y sus, gruesos son del orden de 0.0014 de pulgada (0.355mm) con un aislante de 0.001 de pulgada (0.0254mm).

b) Los devanados constituyen los circuitos de alimentación y carga, pueden ser de una, dos o tres fases y, por la corriente y numero de espiras, pueden ser de alambre delgado o de barra. La función principal de los devanados es crear un campo magnético (primario) con una perdida de tenía muy pequeña y utilizar el flujo para inducir una fuerza electromotriz (secundario).

Tipos de transformadores:

Los mas comunes son:

1.El transformador a columnas posee sus dos bobinados repartidos entre dos columnas del circuito magnético. En la figura se trata de un transformador monofásico dónde el circuito magnético se cierra por las culatas superior e inferior.



2.El transformador acorazado se caracteriza por tener dos columnas exteriores, por las que se cierra el circuito magnético, estas dos columnas no poseen ningún devanado. En los Transformadores monofásicos el devanado primario y secundario se agrupan en la columna central y el transformador tiene tres columnas en total.

CAPACITOR O CONDENSADOR

Capacitor o condensador.

Un condensador es un dispositivo capaz de almacenar energía en forma decampo eléctrico. Está formado por dos armaduras metálicas paralelas (generalmente de

aluminio) separadas por un material dieléctrico.

   Tiene una serie de características tales como capacidad, tensión de trabajo, tolerancia y polaridad, que deberemos aprender a distinguir:

 · Capacidad: Se mide en Faradios (F), aunque esta unidad resulta tan grande que

se suelen utilizar varios de los submúltiplos, tales como microfaradios (µF=10-6 F),nanofaradios (nF=10-9 F) y picofaradios (pF=10-12 F).

· Tensión de trabajo: Es la máxima tensión que puede aguantar un condensador,

que depende del tipo y grosor del dieléctrico con que esté fabricado. Si se supera

dicha tensión, el condensador puede perforarse (quedar cortocircuitado) y/o

explotar. En este sentido hay que tener cuidado al elegir un condensador, de forma

que nunca trabaje a una tensión superior a la máxima.

· Tolerancia: Igual que en las resistencias, se refiere al error máximo que puede

existir entre la capacidad real del condensador y la capacidad indicada sobre su

cuerpo.

· Polaridad: Los condensadores electrolíticos y en general los de capacidad superior

a 1 µF tienen polaridad, eso es, que se les debe aplicar la tensión prestando

atención a sus terminales positivo y negativo. Al contrario que los inferiores a 1µF, alos que se puede aplicar tensión en cualquier sentido, los que tienen polaridad

pueden explotar en caso de ser ésta la incorrecta.

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Tipo de condensadores:

1.Condensadores de Mica:

  Los condensadores de mica consisten en delgadas hojas metálicas separadas por láminas de mica, moldeadas dentro de un recipiente plástico. Su capacidad varía entre 10mF y 0.01mF. La tensión aplicada está condicionada por el espesor del dieléctrico, que hace las veces de aislante entre ambas placas.

2.Condensadores de Papel:

 Estos condensadores utilizan tiritas metálicas que hacen las veces de placas y que están separadas entre sí por bandas de papel encerado. Su capacidad varía entre 250mF y 1mF. Los condensadores de caja metálica consisten en condensadores de papel en cartucho encerrados en un recipiente de metal para hacerlos más resistentes al esfuerzo mecánico y la intemperie. Los condensadores de papel para circuitos de alta tensión (600 V y más) están impregnados en aceite y rellenados con este material. El recipiente es metálico hermético y se emplean varios tipos de terminal.

3.Capacitores electrolíticos:

Se fabrican generalmente de aluminio o de tantalio. La estructura básica del de aluminio consiste dedos hojas de este material, una de las cuales está cubierta con una membrana extremadamente delgada de óxido. Se hace crecer la capa de óxido sobre el metal mediante un proceso de aplicación de voltajes al capacitor denominado proceso de formación. Entre las hojas se coloca una sustancia electrolítica que empapa al papel. El electrolito es conductor y sirve como extensión de la hoja no oxidada de metal. Debido a que el fluido es conductor se puede conectar directamente contra el dieléctrico de oxido. Las dos placas cargadas con signos opuestos quedan separadas por sólo una película de óxido el cual tiene una constante dieléctrica muy alta. Una vez formado el óxido se enrollan las hojas en forma de tubo y la hoja sin óxido se conecta con el empaque externo. Esta terminal sirve como conexión negativa del capacitor, la otra se marca con el sino + en el cuerpo del capacitor.

Debe enfatizarse que el capacitor electrolítico solo se puede conectar en un circuito con polaridad correcta. Si se conecta la terminal positiva del capacitor con la terminal negativa del circuito la acción química del electrolito romperá el dieléctrico de óxido y destruirá al capacitor. Además como sucede en otros capacitores no debe sobre pasarse el voltaje nominal. Las capacidades d estos condensadores van desde 1 µF hasta 500000 µF.

4.Condensadores de Cerámica:

Un tipo de condensador tiene como material dieléctrico cerámica y una película de plata que hace las veces de placa tiene una capacidad entre 1 mF o 01 mF se los hace de varias formas, los más comunes son los de disco o tubulares puede aislar tensiones de hasta 2000V, son sumamente pequeños y ocupan espacios muy reducidos.

Identificación:

En muchos condensadores se indica su valor a través de unas bandas coloreadas o puntos de color. El orden de lectura de las franjas varía de un condensador a otro. Esto indica que la primera franja no tiene por que ser la primera cifra, sino que puede indicar la

tolerancia. Cuando vienen tres cifras impresas, casi siempre se hace referencia a la unidad de picofaradio.