Electrónica: principios y aplicaciones 9788429190311, 8429190317

Citation preview

Barcelona · Bogotá · Buenos Aires · México

Título de la obra original: Electronics: Principies and Applications Edición original en lengua inglesa publicada por: McGraw-Hill Book Company, New York Copyright© McGraw-Hill, Inc. Versión española por: J. Vilardell Ingeniero de Armamento y Construcción Revisada por: Dr. Julián Fernández Ferrer Catedrático de Física de la Universidad Politécnica de Barcelona Fellow of the Institute of Mathematics and its Applications Edición en español © EDITORIAL REVERTÉ, S.A., 1994 Edición en papel: ISBN 978-84-291-3452-0 Edición e-book (PDF): ISBN 978-84-291-9031-1 Propiedad de: EDITORIAL REVERTÉ, S.A. Loreto, 13-15, Local B 08029 Barcelona [email protected] www.reverte.com Reservados todos los derechos. La reproducción total o parcial de esta obra, por cualquier medio o procedimiento, comprendidos la reprografía y el tratamiento informático, y la distribución de ejemplares de ella mediante alquiler o préstamo públicos, queda rigurosamente prohibida, sin la autorización escrita de los titulares del copyright, bajo las sanciones establecidas por las leyes. #1008

Prólogo

Esta Serie Reverté de Formación Profesional-Electricidad y Electrónica ha sido preparada para proporcionar los conocimientos fundamentales necesarios a un amplio abanico de profesiones del campo de la electricidad y de la electrónica. La serie comprende material de enseñanza dirigido a aquellos estudiantes que quieren aprender una profesión y, en los distintos temas tratados, se estudian la teoría y las aplicaciones prácticas necesarias para desarrollar su vocación. Al preparar el material de esta colección se han tenido en cuenta dos consideraciones básicas: las necesidades del estudiante y las del empresario. Estos textos satisfacen ambas necesidades. Su selección se ha basado en muchos años de experiencia, en las aulas y en el taller, con la electricidad y la electrónica. Además, estos libros reflejan las necesidades de la industria y del comercio, que hemos podido conocer a través de cuestionarios, encuestas, entrevistas con empresarios, informes del gobierno sobre tendencias del empleo y estudios en varios campos .

Con la experiencia obtenida en las aulas, hemos ido perfeccionando el material reunido, tanto desde el punto de vista pedagógico como en cuanto se refiere a su contenido técnico. Las primeras ediciones de esos textos se contrastaron en escuelas y en programas de formación industrial de todo el país y la experiencia obtenida de su utilización ha mejorado su eficacia y su valor. Los profesores encontrarán el material de cada tema bien coordinado y estructurado en torno a un marco de modernos objetivos. Los estudiantes hallarán los conceptos claramente presentados, con muchas referencias y aplicaciones prácticas. En conjunto, se ha hecho un esfuerzo para preparar y presentar la mejor herramienta docente posible. Por eso, la editorial y los autores recibirán gustosos los comentarios que les hagan llegar los profesores y los estudiantes que utilicen estos libros.

Charles A. Schuler Director de la colección

V

Prefacio

Este texto de introducción a la electrónica se ha pensado para aquellos estudiantes que ya poseen los conocimientos fundamentales relativos a las leyes de Ohm y de Kirchhoff, fórmulas de la potencia, esquemas gráficos y componentes eléctricos como resistencias, condensadores e inductancias. Los únicos conocimientos de matemáticas necesarios son los propios del álgebra elemental. Este texto proporciona una magnífica iniciación en electrónica a quienes necesiten o deseen profundizar en el tema. Hay textos de introducción a la electrónica que se ocupan principalmente de la teoría de los aparatos; otros se dedican a las aplicaciones. En este libro se combinan la teoría y las aplicaciones siguiendo un orden lógico y bien medido. Es importante que la primera experiencia de un estudiante de electrónica se aborde desde una base como ésa. La combinación de teoria y aplicaciones empieza generando el conocimiento del modo en que funcionan los circuitos electrónicos; después relaciona el comportamiento de los distintos circuitos con el modo en que éstos se utilizan para resolver problemas reales. La redacción del texto la he abordado desde un punto de vista práctico. Así, los dispositivos y circuitos que se presentan son representativos de los que se emplean en todos los aspectos de la electrónica, la teoría y los cálculos son los mismos que manejan los técnicos especialistas, y se mencionan complementos tan corrientes como catálogos de recambios y guías de equivalencias. Los catorce capítulos en los que está dividida la obra avanzan, partiendo de una presentación de la

electrónica, a través de la teoría elemental del estado sólido, transistores y ganancia, amplificadores, osciladores, radio, circuitos integrados y circuitos de mando. Aplicando así la idea moderna de «Circuito fundamenta) ., se asegura a los estudiantes una cimentación sólida sobre la que construir su preparación en un terreno de la tecnología caracterizado por sus rápidos avances. Siempre que ha sido posible, se han tratado las tendencias futuras. En el texto se han incluído algunas particularidades ideadas para conseguir que el estudio de la electrónica sea más interesante y eficaz. Al final de cada capítulo se repasan, en un resumen, todos los hechos e ideas importantes. Se recomienda a los estudiantes que lean atentamente dichos resúmenes; cualquier confusión en ello puede señalar la necesidad de retroceder y volver a estudiar un párrafo o parte de un párrafo. Como referencia rápida, en los márgenes se destacan los términos significativos . Además, los estudiantes encontr·arán exámenes de repaso al final de cada párrafo, que también les facilitarán la comprobación de lo que hayan aprendido de cada tema y reforzarán su proceso de aprendizaje . La electrónica es un campo muy estimulante, que cambia rápidamente. Las materias tratadas reflejan la experiencia y el producto de varios años de contrastarlas en las aulas . Recibiré gustoso comentarios y sugerencias, tanto de alumnos como de profesores .

Charles A. Schuler

VII

Seguridad

Los aparatos y circuitos eléctricos pueden ser peligrosos. Las prácticas de seguridad son necesarias para evitar sacudidas eléctricas, incendios, explosiones, averías mecánicas y heridas consecuencia del uso incorrecto de herramientas. Puede que el mayor de todos estos riesgos sea la sacudida eléctrica. Una corriente superior a 10 miliampere que atraviese un cuerpo humano puede paralizar a la víctima hasta el extremo de que a ésta le resulte imposible separarse de un conductor ''cargado''. Diez miliampere es una intensidad de corriente eléctrica muy pequeña; es sólo diez milésimas de ampere y una linterna corriente gasta más de diez veces esa intensidad. Pero si la víctima de una sacudida queda expuesta a una corriente superior a lOO miliampere, el incidente suele ser mortal, y esta corriente es aún mucho menor que la que gasta una linterna. La pila de una linterna puede producir una corriente más que suficiente para matar a una persona. Sin embargo, puede manejarse sin peligro porque la resistencia de la piel humana es normalmente suficientemente elevada para limitar muchísimo la intensidad de la corriente eléctrica. Habitualmente nuestra piel presenta una resistencia de varios centenares de miles de ohm, por lo que, en los circuitos de baja tensión, esta gran resistencia limita la intensidad de corriente a valores

muy bajos. Por consiguiente, el peligro de sacudida eléctrica es mínimo . Por el contrario, la alta tensión puede hacer que a través de la piel pase corriente suficiente para producir una sacudida. El peligro de una sacudida perjudicial aumenta a medida que aumenta la tensión y todos los que trabajan en circuitos de muy alta tensión deben usar para su protección equipos y procedimientos especiales. A consecuencia de la humedad o de un corte,la resistencia de la piel humana puede descender hasta algunos centenares de ohms . Entonces hace falta una tensión mucho más reducida para producir una sacudida y si la piel está fisurada, una diferencia de potencial de sólo 40 volt puede producir una sacudida mortal . La mayoría de los técnicos y electricistas se refieren a 40 volt como a una tensión baja, pero baja tensión no quiere decir necesariamente tensión no peligrosa. Es evidente, pues, que se debe ser muy cauteloso aun cuando se esté trabajando con las llamadas bajas tenSIOnes. La seguridad es una cuestión de actitud y de conocimiento profesional . A los técnicos seguros no les engañan términos como el de baja tensión. No presuponen que los dispositivos de seguridad estén funcionando. Tampoco presuponen que un circuito esté abierto porque lo indique la posición

IX

X

Seguridad

del interruptor , ya que éste puede estar estropeado. A medida que el lector aumente sus conocimientos de electricidad y electrónica, irá aprendiendo muchas reglas y prácticas específicas de seguridad. Pero mientras:

10. Comprobar que los condensadores están descargados, pues algunos de ellos pueden mantener almacenada una carga mortal durante mucho tiempo . 11. No eliminar las tomas de tierra de las instalaciones ; antes bien comprobar que todas ellas están intactas . 12 . No usar adaptadores que cortocircuiten lastol. Investigar antes de actuar . mas de tierra. 2. Atenerse a las instrucciones . 3. En caso de duda, no actuar, sino preguntar al 13 . Usar únicamente extintores de incendios aprobados . El agua puede conducir la electricidad profesor. y aumentar los riesgos y los daños. Para la mayoría de los incendios de origen eléctrico son preferibles el anhídrido carbónico (C02) y REGLAS DE SEGURIDAD GENERALES EN determinadas sustancias contraincendios haloELECTRICIDAD Y ELECTRONICA genadas . También pueden utilizarse espumas en algunos casos. Las prácticas de seguridad atañen a nuestra propia 14 . Seguir las instrucciones al emplear disolventes y otros productos químicos . Pueden estallar, protección y a la de quienes nos rodean . Se examiencenderse o perjudicar los circuitos eléctricos. narán las reglas siguientes y se estudiarán con los demás. Se preguntarán todas las dudas al profe- 15 . Hay ciertos componentes electrónicos que afectan al funcionamiento sin peligro de las sor. instalaciones y aparatos. Usar siempre los rel . No trabajar cuando se esté cansado o tomando cambios correctos. medicinas que produzcan somnolencia. 16. Al manejar dispositivos de alto vacío, como los 2. No trabajar con luz escasa. tubos de imagen de televisión, usar siempre 3. No trabajar en zonas húmedas. ropas protectoras y gafas de seguridad. 4. Usar herramientas, equipos y aparatos de pro- 17 . No intentar trabajar sobre equipos o circuitos tección homologados. complicados hasta estar en condiciones para 5. No trabajar cuando la ropa o uno mismo estén ello; pueden esconder peligros. húmedos . 18. Parte de la mejor información sobre seguridad · 6. Desprenderse de anillos, pulseras y artículos en el trabajo en equipos eléctricos y electrónimetálicos similares. cos se encuentra en la literatura preparada por 7. No presuponer nunca que un circuito está los fabricantes. Hay que buscarla y servirse de abierto. Comprobarlo con un aparato o instruella. mento del que se esté cierto que funciona Todas las reglas anteriores admiten ampliación . bien. A medida que el lector progrese en sus estudios, 8. No manipular nunca indebidamente un dispositivo de seguridad. No anular nunca un in- aprenderá muchos de los detalles relativos a los terruptor de enclavamiento, sino comprobar procedimientos correctos. Debe aprenderlos bien, que funcionan todos correctamente. porque constituyen la más importante de las in9. Mantener las herramientas y el equipo en formaciones. Recuérdese : practicar siempre la seguridad; de buen estado. Usar la herramienta apropiada a ello depende la propia vida. cada trabajo .

,

Indice analítico PRÓLOGO PREFACIO SEGURIDAD INTRODUCCIÓN

1

1.1 Historia breve 1.2 Electrónica digital y electrónica analógica 1.3 Orientación actual de la electrónica

2

201 202 203 2.4 205

SEMICONDUCTORES

Conductores Semiconductores Semiconductores tipo N Semiconductores tipo P Portadores mayoritarios y minoritarios

V VIl IX

3.4 Tipos de diodos y sus aplicaciones

1

4 2 4 7

7 8 11 12

401 402 403 404

Fuentes de alimentación Rectificación Rectificación de onda completa Conversión de valores eficaces a valores medios 405 Filtros 406 Multiplicadores de tensión 407 Rizado y regulación 408 Reguladores Zener 409 Localización de averías 4 o1O Recambios

DIODOS DE UNIÓN

301 Uniones PN 302 Curvas características de los diodos 303 Identificación de terminales en los diodos

35

35 36 38 40 43 48 52 54 56 59

13

5 3

FUENTES DE ALIMENTACIÓN

28

TRANSISTORES DE UNIÓN

65

19

19 22 25

501 502 503 504 5o5 5o 6

Amplificación Transistores Curvas características Especificación de los transistores Comprobación de transistores Otros tipos de transistor

65 67 72

76 79 84 Xl

XII

6

601 6 02 603 6.4

7

10

AMPLIFICADORES DE TENSIÓN (1)

91

Medida de la ganancia Amplificador con emisor común Estabilización Otras configuraciones

91 96 102 105

AMPLIFICADORES DE TENSIÓN (11)

115

115

7 o1 Acoplamiento de amplificadores 7 o2 Amplificadores a transistores de campo 7 o3 Realimentación negativa

8

801 802 803 804 805

9

120 127

AMPLIFICADORES DE POTENCIA

Clases de amplificación Amplificadores de potencia clase Amplificadores de potencia clase Amplificadores de potencia clase Amplificadores de potencia clase

REPARACIÓN DE AMPLIFICADORES

1001 10 02 10 03 10.4 1Oo5

Comprobaciones preliminares Ausencia de salida Señal de salida débil Distorsión y ruido Funcionamiento intermitente

11

OSCILADORES

11 o1 11 02 1103 11.4 11.5 1106 ll o7

Características de los osciladores Circuitos RC Circuitos LC Circuitos con cristal Osciladores de relajación Oscilaciones parásitas Localización de averías

12

RADIO-RECEPTORES

183

183 186 191 195 198

205

205 207 212 215 218 222 225

135

A B AB C

AMPLIFICADORES OPERATIVOS

135 138 143 147 153

Modulación y demodulación Receptores elementales Superheterodinos Modulación de frecuencia y banda lateral única 1205 Localización de averías

1201 1202 1203 12.4

231 236 238 242 248

161 13

9 o1 Amplificadores diferenciales 902 Amplificadores operativos 903 Ajuste de la ganancia de los amplificadores operativos 9.4 Aplicaciones de los amplificadores operativos

231

161 164

CIRCUITOS INTEGRADOS LINEALES

257

168 171

13 01 Introducción 1302 Fabricación

257 260

lndice

XIII

analítico

13.3 Aplicaciones 13.4 Localización de averías 13.5 Tendencias futuras

266 273 276

APÉNDICES

A

14

CIRCUITOS Y DISPOSITIVOS DE MANDO ELECTRÓNICO

281

A.l Cableado del chasis A .2 Circuitos impresos A.3 Desoldadura de circuitos impresos B. Principales componelltes semiconductores

c. 14.1 Introducción 14.2 Rectificadores controlados de silicio 14.3 Dispositivos de onda completa 14.4 Realimentación y circuitos de mando 14.5 Localización de averías

281 284 289 295 299

Cableado y soldadura

D. E.

307

309

309 311 314 315

Radio portátil AM-Heathkit Modelo GR-1008

319

Circuitos integrados lineales: especificaciones

323

Dispositivos termoiónicos

337

ÍNDICE ALFABÉTICO

341

Capítulo 1

Introducción Este capítulo tiene por objeto dar a conocer qué es la electrónica. La electrónica abarca un campo tan extenso que puede desconcertar a los principiantes, quienes pueden preguntarse cómo se relaciona con todo lo que ya han estudiado. En este libro, la «electrónica» se refiere al estudio de los componentes «activos•• y a sus aplicaciones. Componentes activos son los diodos, los transistores y los circuitos integrados; componentes «pasivos•• son las resistencias, los conductores, los condensadores y las inductancias. En general, se dice que un curso es de electrónica cuando trata fundamentalmente de componentes activos. La historia de la electrónica está limitada al presente siglo; se trata, pues, de un campo novísimo. Sin embargo, su desarrollo ha sido tan rápido, y su importancia ha aumentado tanto, que dentro de ella han aparecido varias ramas. Una de éstas es la electrónica digital; en este capitulo se define esta expresión comparándola con la electrónica «analógica••. En el futuro inmediato no se aminorará el rápido crecimiento experimentado por la electrónica en los últimos años; por ello, en este capitulo también se pasará revista a algunas de sus orientaciones más importantes.

1-1 HISTORIA BREVE La electrónica es muy reciente , aunque sea difícil situar exactamente la fecha de su iniciación. A comienzos de siglo hubo dos acontecimientos importantes que despertaron el interés general por la electrónica. El primero ocurrió en 1901, cuando Marconi envió un mensaje al otro lado del océano valiéndose de la telegrafía inalámbrica; hoy , llamamos radio a la comunicación inalámbrica. El segundo acontecimiento tuvo lugar en 1906, cuando De Forest inventó la válvula de vacío audion. Este término hacía referencia a su primera aplicación encaminada a elevar la intensidad del sonido ( > el esquema de bloques, no precisan tenerlo delante; su propia experiencia les dice de qué modo funcionan las principales secciones del circuito y qué ocurre cuando una de ellas no funciona correctamente. Por ejemplo, supongamos que ha de localizarse la avería de un radio-receptor, cuyo síntoma fundamental es sólo uno: el altavoz no produce sonido alguno . Su experiencia y el conocimiento del esquema de bloques le dirán al técnico que este síntoma sólo pueden ocasionarlo dos de las secciones del aparato, que son la fuente de alimentación y/o la sección de salida audio. Establecidas las posibilidades, es el momento de reducirlas mediante pruebas y medidas. En general, unas cuantas comprobaciones con el voltímetro nos dirán si las tensiones de la fuente de alimentación están bien. Si no es así, deberán reducirse aúP más las posibilidades haciendo más comprobaciones . El

57

Fuentes de alimentación

fallo de un circuito suele limitarse al de un componente; aunque, desde luego, la avería de un componente pueda perjudicar a varios otros por la manera en que estén conectados; una resistencia quemada y negra es casi siempre una señal de que otro componente se ha cortocircuitado. La localización de averías en la fuente de alimentación sigue el mismo proceso general. Los sínt~­ mas que pueden observarse son l. 2. 3. 4.

Falta la tensión de salida Tensión de salida baja Rizado excesivo Tensión de salida elevada

Obsérvese que, al final, los síntomas se han reducido a tensiones. Así es cómo se trabaja, pues las tensiones se miden muy fácilmente. La medida de intensidades de corriente se emplea raramente, pues para ello es necesario interrumpir el circuito para intercalar el amperímetro. Vale la pena mencionar que pueden aparecer a la vez dos de los síntomas de la fuente de alimentación: tensión de salida baja y rizado excesivo. Una vez que los síntomas se han identificado claramente, llega el momento de estudiar las causas posibles . En el caso de inexistencia de tensión de salida, las posibilidades comprenden l . Un fusible o cortacircuito abierto 2 . Interruptor, cordón de alimentación o toma de corriente defectuoso 3. Transformador defectuoso 4. Resistencia !imitadora de sobretensiones abierta 5. DiodC), o diodos, abiertos (poco común) 6. Bobina del filtro o condensador del doblador abiertos El último paso es limitar la lista de posibilidades a uno o dos defectos. Esto se consigue efectuando

Fig. 4-36 Esquema de un doblador de media onda.

algunas medidas . La figura 4-36 es el esquema de una fuente de alimentación dobladora de media onda . Para determinar la causa de la ausencia de tensión en la salida, pueden medirse las tensiones alternas indicadas en A , B, e y D. Por ejemplo, supongamos que midiendo en A resulta 120 V-ca y que, midiendo en B , resulta O V; esto indica un fusible fundido. Supongamos que en A y en B se mide la tensión de la red y cero en e; esto indica que la resistencia !imitadora de sobretensiones está abierta. Si en A, By e se mide 120 V-ca y cero en D . entonces el condensador e 1 está abierto. Algunos defectos muestran la necesidad de más comprobaciones . Retomando a la figura 4-36, si la resistencia !imitadora R5 está abierta, ello puede deberse a otro componente defectuoso y, si nos limitamos a sustituirla, puede que sólo sea para que se queme otra vez. Cuando se queme una resistencia !imitadora, o se funda un fusible, es recomendable comprobar los diodos y los condensadores, pues algunos de éstos pueden estar cortocircuitados. No es corriente que se abran los diodos de los rectificadores de estado sólido (presentan una gran resistencia en ambos sentidos). Hay, por supuesto, excepciones. Normalmente pueden presentarse cortocircuitados o con fuga excesiva. Para comprobar diodos suelen ser buenas las pruebas con óhmetro pero para ello hay que desconectar al menos uno de los terminales del diodo; a veces, puede obtenerse una comprobación grosera sin separar el diodo del circuito. Antes de efectuar pruebas con óhmetro desconectar siempre la alimentación de la red y asegurarse de que los condensadores del filtro están descargados . La figura 4-37 es el esquema de una fuente de alimentación de onda completa. Probando los diodos con un óhmetro puede observarse una baja resistencia con el diodo polarizado directaménte y una resistencia mayor, groseramente igual a la de carga, con el diodo polarizado inversamente; esto indicaría que, si bien el diodo no está cortocir-

Fuentes de alimentación

58

-

L

Fig. 4-37 Esquema de una fuente de alimentación de onda completa.

cuitado, su corriente de fuga podría ser excesiva. El procedimiento seguro es separar del circuito uno de los terminales del diodo. Los diodos de los rectificadores puente también pueden verificarse dentro del circuito con resultados y limitaciones similares. Condensadores Muchos de los condensadores de los filtros de las electrolíticos fuentes de alimentación modernas son del tipo electrolítico. Estos condensadores pueden cortocircuitarse, generar fugas y quizá perder gran parte de su capacidad, o toda ella. Para comprobarlos puede emplearse un cápacímetro, o realizar una comprobación grosera con un óhmetro. Al verificar un condensador de este tipo, se observará la polaridad. Los condensadores electrolíticos en buen estado presentan una resistencia momentáneamente baja miontras reciben la corriente de carga del óhmetro. Esta resistencia será tanto más baja cuanto mayor sea el condensador. Tras un tiempo, el óhmetro debe indicar una resistencia elevada. Esta puede no ser infinita, pues todos los condensadores electrolíticos tienen algo de fuga, la cual es más pronunciada en los valores más altos. Así, un condensador grande Rizado excesivo puede presentar una resistencia de fuga de 100000 S1, que habitualmente no es importante en una fuente de alimentación. Sin embargo, una fuga como esa en un condensador más pequeño, situado en otro punto de un circuito electrónico, podría causar fallos. Tensión de salida El síntoma de tensión de salida baja en una fuenbaja te de alimentación podría deberse a l. Corriente de carga excesiva 2. Tensión de entrada (de la red) baja 3. Resistencia !imitadora de sobretensiones defectuosa 4. Condensadores del filtro defectuosos 5. Rectificadores defectuosos

Las fuentes de alimentación forman parte de un sistema electrónico. Puede ocurrir que algún componente de dicho sistema se altere y pida más corriente a la fuente, con lo que caerá la tensión de salida de ésta; o sea, puede que no haya nada incorrecto en la propia fuente. Cuando la salida de la fuente de alimentación sea baja, es recomendable empezar asegurándose de que la demanda de corriente es normal; es éste un caso en que puede ser necesario medir una intensidad de corriente. Si la carga es normal, deberá comprobarse la propia fuente. Algunos de los defectos que podrían hacer que el doblador de media onda de la figura 4-36 ciiese una salida baja son l. 2. 3. 4.

Aumento de valor de la resistencia R5 Pérdida de la mayor parte de la capacidad de C 1 Pérdida de la mayor parte de la capacidad de C2 Rectificadores defectuosos

Una tensión de salida baja puede ir acompañada por excesivo rizado. Por ejemplo, supongamos que, en la figura 4-37, esté abierto C1• Esto haría que el filtro pasara de entrada capacitiva a entrada inductiva, con lo que disminuiría la tensión de salida y, también, aumentaría el rizado . Este último puede aumentar, además, si aumenta la carga sobre la fuente. Volvemos a encontrar que podría ser necesario medir una intensidad de cmTiente. Un rizado excesivo lo producen usualmente unos condensadores defectuosos . Suponiendo una tensión de salida normal, un rizado excesivo suele significar que un condensador, o más, han perdido su capacidad. Algunos especialistas conectan un condensador de prueba en paralelo con el sospechoso valiéndose de cables con pinzas. Con esto se devuelve el circuito a su estado de funcionamiento

Fuentes de alimentación

normal. Al hacer este tipo de prueba se tendrá muchísimo cuidado: recuérdese que la fuente puede almacenar una carga eléctrica muy elevada. No se olvidará observar la polaridad correcta con el condensador de prueba. Si la prueba demuestra que el condensador' está mal, se le retira del circuito; no es práctica recomendable dejarlo en el circuito con el nuevo soldado entre sus terminales . El último síntoma era una tensión de salida elevada. Este suele producirlo una corriente de carga baja, y la dificultad no está en la fuente de alimentación, sino en otro lugar del circuito. Pudiera ser que una resistencia de drenaje estuviera abierta, con lo que disminuiría la carga sobre la fuente y aumentaría la tensión de salida de la misma. En una fuente de alimentación regulada, una tensión de salida alta indicaría un defecto en el regulador.

Autoexamen Determinar si cada una de las afirmaciones siguientes es verdadera o falsa. 46. Para averiguar los fallos de un circuito, los buenos expertos siguen procedimientos de tanteo . 47. Al localizar una avería, no suele ser posible limitar el fallo a una zona del esquema de bloques observando los síntomas.

48. Una resistencia quemada podría indicar que hay otro componente estropeado.

49. En una fuente de alimentación, el síntoma que generalmente produce una corriente de salida elevada es el de una tensión de salida excesiva.

50. En la figura 4-29 se quema (se abre) la resistencia Rs. El síntoma será una tensión de salida nula. 51. En la figura 4-33 se quema el diodo Zener. El síntoma será una tensión de salida excesiva. 52. En la figura 4-36 el fusible se funde repetidamente . Probablemente es que el rectificador D 1 esté abierto. 53. En la figura 4-36 la tensión de salida es baja. Podría ser que el condensador C 1 esté defectuoso. 54. En la figura 4-37 la tensión de salida es baja y hay demasiado rizado . Podría ser que estuviera

59

abierto el condensador C 1 • 55. En la figura 4-37 la tensión de salida es baja y hay demasiado rizado. Podría ser que estuviera abierta la bobina de reactancia.

4-10 RECAMBIOS Localizados los componentes defectuosos, llega el momento de elegir los recambios. Lo más seguro siempre será elegir los recambios exactos. Si no se dispone de recambios exactos, puede recurrirse a los equivalentes. Los componentes que, en tal caso, se elijan como sustitutivos de los originales deben tener unas características nominales iguales al menos a las de los originales. Jamás resultará bien sustituir una resistencia de 2 W por una de l W, pues ésta seguramente se estropeará al poco tiempo . Puede no ser recomendable sustituir una resistencia por otra ~uya potencia nominal sea superior. En algunos circuitos, la misión de la resistencia puede ser proteger otro componente más caro aumentando aquélla de valor en condiciones de sobrecarga. Además, en algunos circuitos, puede darse peligro de incendio si se sustituye una resistencia de carbono por una pelicular. Se comprende por qué los recambios · más seguros son los exactos. Los diodos rectificadores poseen varias características nominales de importancia. En ellos se especifica la intensidad media y la capacidad para las crestas de intensidad. En los filtros de entrada capacitiva las crestas de intensidad pueden ser muy superiores a la intensidad media . Otra característica nominal importante es la tensión de polarización inversa máxima que puede soportar el diodo. En las fuente de media onda con filtro de entrada capacitivo y en las de onda completa con transformador con toma central, los diodos están sometidos a una tensión inversa igual a 2 veces el valor de cresta de la corriente alterna de entrada; en tales fuentes la tensión inversa de cresta nominal en el rectificador debe ser mayor. Los condensadores electrolíticos se especifican para una tensión continua de funcionamiento, la cual no debe sobrepasarse. En los filtros de entrada capacitiva, el condensador puede cargarse hasta el valor de cada fabricante y que no responden a normas acordadas previamente; ni siquiera indican cuál es el fabricante. Estos números de referencia no registrados pueden causar dificultades; afortunadamente, las guías de equivalencias incluyen los números de referencia registrados y los no registrados. Un buen surtido de guías de equivalencias puestas al día es una parte muy valiosa de la biblioteca de todo especialista. Algunos ejemplos de números de referencia no registrados de componentes de estado sólido son MR1816, MCB5405F, CA200 y 2000287-28; estos números no responden a ningún patrón ni modelo, y sólo mediante la experiencia y haciendo averiguaciones puede seguírseles la pista hasta el fabricante original.

Autoexamen Determinar si cada una de las afirmaciones siguientes es verdadera o falsa.

56. Siempre será seguro sustituir una resistencia de 1 W por una de 2 W. 57. Siempre será seguro sustituir una resistencia pelicular por una de carbón. 58 . Siempre será seguro sustituir un condensador de filtro de 1000 11F por una de 2000 11F. 59. Un transistor está marcado 2N2712. Este es el número del fabricante. 60. El repuesto más seguro es el componente que . tenga exactamente los mismos valores nominales y características geométricas. 61. Las guías de equivalencias carecen de valor para los especialistas.

61

Fuentes de alimentación

Resumen

l . En un sistema electrónico, la fuente de alimentación produce las distintas tensiones que necesitan los circuitos . 2. Las fuentes de alimentación pueden generar ambas polaridades respecto a la masa del chasis. 3 . . Los esquemas en los que se representan las secciones fundamentales de un sistema electrónico y el modo en que se relacionan se llaman esquemas de bloques . 4. Generalmente las fuentes de alimentación cambian los valores de la tensión y convierten la corriente alterna en continua. 5. En un circuito rectificador de diodos, el ternlinal positivo de la carga se une al cátodo del rectificador, y el terminal negativo al ánodo. 6. Un diodo sólo forma un rectificador de media onda. 7. La rectificación de media onda se limita en general a aplicaciones de baja potencia. 8. Los rectificadores de onda completa utilizan las dos alternancias de la entrada de corriente alterna. 9 . Un procedimiento para conseguir una rectificación de onda completa es emplear un secundario de transformador con toma central y dos diodos. 10. Se puede conseguir una rectificación de onda completa sin transformador empleando cuatro diodos en circuito puente. 11. En un voltímetro o amperímetro de corriente continua se lee el valor medio de una corriente pulsátil. 12. El valor medio de una corriente pulsátil de media onda es el 45% de su valor eficaz. 13. El valor medio de una corriente pulsátil de onda completa es el 90% de su valor eficaz. 14. Una corriente continua pulsátil contiene una componente alterna llamada rizado. 15. En una fuente de alimentación el rizado puede reducirse añadiendo circuitos filtro tras los rectificadores. 16. Los filtros pueden clasificarse en filtros de entrada capacitjva y de entrada inductiva. 17. Los filtros de entrada capacitiva producen una tensión de salida elevada que decrece cuando aumenta la carga. 18. Los filtros de entrada capacitiva producen mayor disipación de calor en los rectificadores.

19. Los filtros de entrada inductiva reducen la disipación de calor en los rectificadores y producen una tensión de salida más estable. 20. Los rectificadores de onda completa son de filtrado más sencillo que los de media onda. 21. Los equipos alimentados por la red deben funcionar siempre con un transformador de aislamiento para protección del personal y la instalación que se repara. 22. En las fuentes de alimentación puede incluirse una resistencia !imitadora de sobretensiones, como protección de los rectificadores frente a las crestas de corriente perjudiciales. 23. El rizado debe medirse cuando la fuente de alimentación esté generando su corriente nominal a plena carga. 24. El rizado puede no ser senoidal. 25. La regulación compara porcentualmente la tensión sin carga con la tensión a plena carga. 26. Con resistencias de drenaje puede mejorarse la regulación de tensión y descargarse los condensadores del filtro cuando se desconecte la fuente . 27. Para mantener constante la tensión de salida a las fuentes de alimentación puede añadirse un regulador de tensión. 28. Los diodos Zener son muy útiles como reguladores en paralelo. 29. Habitualmente, reducir las causas posibles a uno o dos defectos supone hacer pruebas con instrumentos de medida y de otra clase. En esa fase del proceso de localización de una avería es de gran ayuda el esquema de bloques. 30. Los defectos pueden estar agrupados; el cortocircuitado de un componente puede causar el deterioro de varios más. 31. Cuando se localiza una avería de una fuente de alimentación, los componentes abiertos suelen ser la causa de la falta de tensión de salida. 32. Los componentes abiertos pueden aislarse mediante medidas con voltímetro o comprobación de resistencias con el circuito desconectado . 33 . Los condensadores electrolíticos puede cortocircuitarse, generar fugas excesivas, o abrirse (con pérdida de gran parte de su capacidad). 34. Las tensiones de las fuentes de alimentación resultan afectadas por la corriente de carga. 35. Un rizado excesivo suele deberse a condensadores del filtro defectuosos. 36. Nunca deben sobrepasarse los valores nomina-

Fuentes de alimentación

62 les de los componentes. Un repuesto debe ser al menos igual al original.

37. Las guías de equivalencias son muy útiles para elegir repuestos.

Cuestionario de repaso

Determinar si cada una de las afirmaciones siguiemes es verdadera o falsa. 4-1 .

En un esquema se representan las secciones principales de un sistema electrónico en forma de bloques .

4-2.

Al localizar una avería, una de las primeras comprobaciones a realizar son las tensiones de la fuente de alimentación.

4-3.

Rectificación es convertir una corriente alterna en continua.

4-4.

Los diodos sirven bien como rectificadores.

4-5.

Un transformador presenta 120 V-ca en el primario y 40 V-ca en el secundario. Este transformador es reductor.

4-6 .

El terminal positivo de la carga ha de unirse al ánodo del rectificador.

4-7.

Con un solo diodo puede conseguirse rectificación de onda completa.

4-8.

Los rectificadores de media onda se limitan a aplicaciones de baja potencia.

4-9.

En los rectificadores de onda completa se emplean dos diodos y un transformador con toma central.

4-1 O. Con un rectificador puente puede eliminarse la necesidad del transformador con toma central. 4-11. Los rectificadores puente se construyen con cuatro diodos. 4- 12. El valor medio de una onda senoidal es 0,637 veces su valor eficaz. 4-13. Con un voltímetro de continua se leerá el valor eficaz de una tensión continua pulsátil. 4-14. La tensión alterna de entrada a un rectificador de media onda es 100 V. En un voltímetro de continua conectado en paralelo con la carga se leerá 90 V. 4-15. Al aumentar la corriente de carga tomada de una fuente de alimentación se hace que la tensión de salida tienda a decrecer. 4-16. Cuando los diodos se emplean como rectificadores pueden despreciarse las pérdidas en ellos. 4-17. La entrada a una fuente de alimentación de media onda es 50 V. En la salida se conecta un condensador de filtro en paralelo. Entonces, la tensión continua puede subir hasta 70, si la corriente de carga es pequeña. 4-18 . El condensador del filtro ha perdido gran parte de su capacidad. Los síntomas podrían ser demasiado rizado y tensión de salida baja. 4-19. Los filtros de entrada capacitiva aumentan el calentamiento en los rectificadores .

Fuentes eJe alimentación

4-20. Los filtros pi constan de dos bobinas y un condensador. 4-21. Los filtros de entrada inductiva proporcionan mejor regulación de tensión que los de entrada capacitiva. 4-22. Corriente continua pura significa que no hay rizado. 4-23. Un doblador de tensión levemente cargado puede dar una tensión continua de salida próxima a 2,8 veces la tensión alterna de entrada. 4-24. Los transformadores de aislamiento eliminan todo peligro de sacudida eléctrica para los especialistas en electrónica. 4-25. La frecuencia del rizado en un doblador de onda completa es el doble que la frecuencia alterna de la red. 4-26. Una fuente de alimentación de 12 V -ce presenta un rizado de 2 V. El tanto por ciento de rizado es 9,2. 4-27. Entre vacío y plena carga, la salida de una fuente cae de 40 a 38 V. La regulación es 5,26%. 4-28. El rizado puede medirse con un voltímetro de continua. 4-29. No es necesario cargar una fuente de alimentación para medir el rizado y la regulación. 4-30. La misión esencial de una resistencia de drenaje es proteger los rectificadores de sobrecorrientes momentáneas. 4-31. Para filtrar el rizado suele emplearse un regulador en paraielo de diodo Zener. 4-32. La disipación en un regulador en paralelo decrece cuando decrece la intensidad de carga. 4-33. Una fuente de alimentación funde los fusibles. El fallo podría ser un condensador del filtro abierto. 4-34. Una fuente de alimentación genera una tensión de salida excesiva. El fallo podría ser poca intensidad de carga. 4-35. En un circuito doblador de tensión se encuentra quemada una resistencia contra sobretensiones. Podría ser recomendable comprobar los diodos y los condensadores del filtro antes de sustituir la resistencia. 4-36. Un condensador cortocircuitado puede localizarse con una prueba con óhmetro. 4-37. Un diodo cortocircuitado puede localizarse con una prueba con óhmetro. 4-38. No hay manera de conseguir información acerca de los componentes identificados por la numeración del fabricante.

63

64

Fuentes de alimentación Respuestas a los autoexámenes de este capítulo

1. 2. 3. 5. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11 . 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21 .

Ce La masa (o tierra) Negativas Fuente de alimentación V V F V V F 40 Alternancias Sentido Transformador 12V-ca 36 V 180V Aumenta Diodo Fluctuación (ca) Pulsátil

22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36; 37. 38. 39. 40. 41. 42.

Filtro Energía Corriente de carga Descarga Eficaz 1,414 Menor Condensadores 120 Transformador 2,8 Regulación Aislamiento 50 100 Diodos Aumenta Disminuye 5,56 11 ,11 Paralelo

43. 3,64il 44. 1O W (por razones de seguridad se debe duplicar al menos 4,4) 45. 5,5 w 46. F 47. F 48. V 49. F 50. V 51. V 52. F 53. V 54. V 55. F 56. F 57. F 58. F 59. F 60. V 61. F

Capítulo 5

Transistores de unión Los transistores, que se presentan en este capítulo, son componentes de estado sólido, similares en algunos aspectos a los diodos que ya conocemos. Pero los transistores son más complejos y pueden emplearse formas mucho más variadas. Su importancia es enorme y pueden encontrarse en casi todos los sistemas electrónicos modernos. El rasgo característico más importante de los transistores es su aptitud para amplificar señales. La amplificación es un proceso mediante el cual una señal débil adquiere intensidad suficiente para ser utilizable en determinadas aplicaciones electrónicas; por ejemplo, para alimentar un altavoz con una señal intensa, puede emplearse un audloampliflcador.

S-1 AMPLIFICACIÓN

haber un amplificador cuya tensión de salida sea 10 veces la tensión de entrada; la ganancia de tensión de este amplificador será lO. Si se miden las intensidades de entrada y salida del amplificador con un amperímetro, lo que se obtiene es la ganancia de intensidad; así, con una señal de entrada de O, l A, un amplificador puede dar una salida de 0,5 A, si su ganancia de intensidad es 5. Cuando se conozcan las ganancias de tensión e intensidad, podrá estable-

La amplificación es uno de los conceptos básicos más importantes en electrónica. Los amplificadores elevan la intensidad de los sonidos y de las señales y, en general, realizan una función llamada ganancia. En la figura 5-l se representa el esquema de funcionamiento de un amplificador. Obsérvese que el mismo ha de disponer de do~ entradas: una de alimentación en ce y la señal de entrada. Ésta última es·la magnitud eléctrica cuya reducida intensidad la hace inaprovechable en su forma actual; pero con la A _ ganancia, pasa a ser utilizable. Como se indica en la r U -y figura 5-l , la señal de salida es mayor a causa de la . d l lifi d Señal de entrada Señal de salida ganancta e amp tea or. La ganancia puede medirs~ de varios modos. Si se emplea un osciloscopio para n1edir las tensiones Fuente de de entrada y salida del amplificador (pero no la alimentación tensión que da la fuente de alimentación), podrá observarse la ganancia de tensión. Entonces, puede Fig. 5-1. Los amplificadores producen ganancia.

Amplificador

Ganancia de intensidad

Ganancia de tensión

65

66 Ganancia de potencia

Amplificadores de pequeña señal

Amplificadores de potencia

Transistores de unión

cerse la ganancia de potencia. Un amplificador, cuya ganancia de tensión sea 10, y cuya ganancia de intensidad sea 5, tendrá una ganancia de potencia

p =V X I o sea

Pg

=

Vg X lg 10 X 5

=50 Ganancia de potencia únicamente la tienen los amplificadores. Otros componentes o dispositivos pueden tener ganancia de tensión o de intensidad. Así, si un transformador elevador produce ganancia de tensión, ¡,por qué no puede considerarse amplificador? La respuesta es que el transformador no produce ganancia de potencia alguna; o sea, si eleva la tensión 10 veces , reduce la intensidad 10 veces . Entonces, despreciando las pérdidas, en el transformador la ganancia de potencia será

= 10

X

0,1

algunos circuitos , sólo se menciona la ganancia de tensión; esto es cierto particularmente en los amplificadores ideados para manipular señales eléctricas muy débiles. En los sistemas electrónicos aparecen muchos amplificadores de tensión, o de pequeña señal; debe recordarse que éstos producen también ganancia de potencia. Los amplificadores calculados para trabajar con señales grandes suelen conocerse como amplificadores de potencia. En la figura 5-2 tenemos un sistema electrónico en el que el altavoz requiere varios watt para funcionar bien, mientras que la señal del brazo fonocaptor será una fracción de rniliwatt (mW); así pues, se necesita una ganancia de potencia total de varios millares. No obstante, únicamente el amplificador final de gran señal recibe el nombre de amplificador de potencia.

Autoexamen

Determinar si cada una de las afirmaciones siguientes es verdadera o falsa . l. Para dar señal de salida, los amplificadores necesitan una señal de entrada y una tensión de alimentación.

=1

Un transformador reductor, por su parte, produce ganancia de intensidad. Tampoco puede considerarse amplificador, ya que su ganancia de intensidad la neutraliza la pérdida de tensión y, de ese modo, no existe ganancia de potencia. Aun cuando parezca que el concepto importante sea la ganancia de potencia, hay amplificadores que se clasifican como amplificadores de tensión . En

2. La ganancia de tensión de un amplificador es 50. Si la señal de entrada es 1 mV, la señal de salida será 50 m V. 3. La señal de entrada a un amplificador es 1 mA, y la de salida es 10 mA. O sea, su ganancia de intensidad es 1O W. 4. Un transformador elevador es exactamente un amplificador de tensión .

Los dos amplificadores producen ganancia de potencia

/ /..

•m,;>~), y que pueden disipar 0,2 W, entre otros datos . Tales catálogos de componentes pueden conseguirse baratos, y a menudo gratis; conviene reunir una colección de ellos y conseguir los nuevos tan pronto se van publicando . En la figura 5-17 se muestra otro ejemplo de la información que puede encontrarse en las guías de equivalencias y catálogos de repuestos. Los transistores se fabrican en cápsulas de tipos diferentes, cuyas características geométricas pueden importar tanto como los detalles eléctricos. En la figura 5-17 tenemos sólo unas cuantas muestras de los muchos tipos de cápsulas empleados actualmente. Obsérvese que el conocimiento de estos datos es también importante, ya que facilita la identificación de los terminales de emisor, base y colector; esta información no suele hallarse en la cápsula. Al sustituir un transistor, lo mejor es disponer de un repuesto exacto, que sería un componente con el mismo número que el original. Cuando ello no sea posible, será de gran ayuda una guía de equivalencias. En algunos casos críticos, el sustituto puede que no resulte adecuado, lo que puede pasar en menos del lO por ciento de los casos. Para un técnico, la situación más comprometida se presenta cuando ( 1)

UHF: Ultra-lzigh.frequency

Valores nominales

Material Cápsula

Tipo

y aplica ción

mi.~: l mos

Dlslpae Tensión ,Corriente clón, base-colee· CC?Iector. wan tor, YOII mA

Beta

~ Min M), de conmutación, o en cualquier otra forma descriptiva.

Autoexamen Determinar si cada una de las afirmaciones siguientes es verdadera o falsa . (2)

VHF: Very lzigh.frequency

Tipos de cápsula

TO 5

TO 3

78

TO 92

4.45 4,70

8,51

9,40

OlA.

7,75

8.51 O1A. -t~r+----.ll TERMINALES AJUSTAN EN ORIFICIOS LON. DIAM.

0,016 : 0,019 .... 3,84 4,09 13,33

MAX.

11 ,18

1,40

SP 110

SP 67 1,27-¡

r-

r-:"1

PUNTO DE MEDIDA DE TEMP. CÁPSULA

117

-

8,89

29,72 1,55

4.44-l

r

14.55

MAX

10,16

0 ·"3

Fig. 5-17 Tipos d

PLC'S-11-::

J

1-

. =+j e capsulas (cotas en cm).

21 •6

2 PLC'S

~ --..j ~0.51

Transistores de unión

79

26. Los fabricantes editan hojas y volúmenes de especificaciones de sus componentes de estado sólido. 27. Casi todos los componentes de estado sólido llevan los terminales marcados en la cápsula. 28 . Los transistores de sustitución no sirven en todos los casos. 29. Es posible seleccionar un transistor de recambio considerando la polaridad, la sustancia semiconductora, los valores de la tensión y de la intensidad y su función en el circuito.

5-5 COMPROBACIÓN DE TRANSISTORES Un procedimiento para comprobar transistores es emplear un trazador de curvas. Esta técnica se usa mucho en la industria electrónica. Cuando un transistor presenta unas curvas características normales, su estado es bueno. Con un trazador pueden detectarse fallos leves, que podrían no manifestarse con otros aparatos de comprobación. Son muchos los técnicos que no disponen de trazador, por lo que muchas veces se siguen otros procedimientos. En la industria se sigue a veces una técnica consistente en colocar el transistor en un montaje especial o circuito de ensayo. Esta prueba es dinámica, ya que en ella el componente trabaja con tensiones y señales auténticas. Este método es muy valioso para comprobar transistores amplificadores de frecuencias muy elevadas y ultra elevadas (VHF y UHF). La prueba dinámica revela cuáles son la ganancia de potencia y la cifra de ruido en condiciones reales. La cifra de ruido mide la aptitud de un transistor para amplificar señales débiles. Algunos transisto-

e

res pueden producir un ruido eléctrico suficiente para enmascarar las señales débiles; de estos transistores se dice que poseen una cifra de ruido deficiente. Como el trazado y la prueba dinámica son proce· dimientos más bien limitados, en la mayoría de los casos se precisa de otras técnicas para comprobar transistores. Unos cuantos tipos de transistores pueden presentar una pérdida paulatina de ganancia de potencia. Por ejemplo, en los amplificadores de potencia de radiofrecuencia (RF) pueden emplearse transistores de capas superpuestas, los cuales pueden tener más de 100 emisores independientes; estos transistores pueden sufrir cambios entre base y emisor capaces de rebajar la ganancia de potencia. Otra dificultad es la humedad del aire, que puede penetrar en la cápsula del transistor y alterarlo. En su mayor parte, los transistores se averían repentina y completamente. Ello cuando una o las dos uniones se cortocircuitan, o cuando una conexión interna se rompe y afloja y se quema por una sobrecarga. Este tipo de avería se comprueba fácilmente. La mayoría de los transistores defectuosos pueden identificarse con algunas verificaciones sencillas con óhmetro. Un transistor en buen estado tiene dos uniones PN, las cuales pueden comprobarse con un óhmetro. Como se indica en la figura 5-18, un transistor PNP puede compararse a dos diodos con un cátodo común, cuyo papel desempeña la base. En la figura 5-19 se representa un transistor NPN como si se tratara de dos diodos con un ánodo común. Si con pruebas con óhmetro puede comprobarse que ambos diodos están bien, el transistor seguramente estará bien. El óhmetro puede utilizarse también para identi-

e

e

+} '""""" .... ""''"'

Esta unión puede comprobarse ~como si fuera un diodo

p N p

B

directamente la unión CB

B

- directamente "'"'""' ''"la""''"~' unión EB

Esta unión puede comprobarse _... como si fuera un diodo

+

E E Fig. 5-18 Polaridad en las uniones PNP.

}

B

E

Transistores de capas superpuestas

Prueba dinámica

Cifra de ruido

80

Transistores de unión

e

e

e

-} ''""" ,... ''''"Q'

Esta unión puede comprobarse si fuera un diodo

directamente la unión CB

~como

N p

+ B

B

B

N

-

"""~"'

Esta unión puede comprobarse

+ } """"' ""'la umon EB directamente

como si fuera un diodo

E

E

E

Fig. 5-19 Polaridad de las uniones NPN.

Comprobación de la ganancia

ficar la polaridad (NPN o PNP) de los transistores y sus terminales, lo que puede ser muy útil cuando no se dispone de especificaciones. En el caso de la mayoría de los transistores, la escala del óhmetro debe ponerse en R x 100; pero puede que los transistores de potencia de germanio se comprueben más fácilmente con la escala R x l. Los transistores de potencia se reconocen enseguida porque son grandes comparados con los transistores de pequeña señal. Al comprobar un transistor, lo primero es conectar los cables del óhmetro entre dos terminales del transistor, como se indica en la figura 5-20. Si la indicación es de resistencia baja, es que los cables están conectados en paralelo con uno de los diodos, o que el transistor está cortocircuitado. Para decidir cuál es el caso, se invierten los cables del óhmetro. Si el diodo está bien, el óhmetro indicará una gran resistencia, como en la figura 5-21 . Si casualmente se hace la conexión entre el emisor y el colector de un transistor en buen estado, el óhmetro presentará resistencia elevada en ambos sentidos; la causa de ello es que en el circuito del aparato habrá dos uniones. Analizando las figuras 5-18 y 5-19 se comprobará que cualquiera que sea la polaridad entre emisor y colector, uno de los diodos estará polarizado inversamente. Una vez determinada la conexión emisor-colector, por eliminación se habrá identificado la base. Ahora se conecta el cable negativo del óhmetro al terminal de base. Con el terminal del cable positivo se toca primero uno de los dos terminales restantes, y luego el otro. Si la resistencia indicada es baja, el transistor es PNP. Si no, se conecta el cable positivo del óhmetro al terminal de base. Con el terminal del cable negativo se toca, primero, uno de los dos ter-

minales restantes y luego el otro. Si la resistencia indicada es baja, el transistor es NPN. Hasta aquí, sabemos identificar el terminal de base y la polaridad de un transistor. Ya podemos comprobar la ganancia e identificar los terminales de colector y emisor. Para ello sólo se necesita una resistencia de 100 000 S1 y el óhmetro. Pero si se está verificando un transistor de potencia de germanio, se empleará una resistencia de 1000 Dy la escalaR x l. La resistencia sirve para dar al transistor una pequeña corriente de base. Entonces, si la ganancia de intensidad es la correcta, la corriente de colector será mucho más intensa, y el óhmetro indicará una resistencia muy inferior a 100 000 n, lo que probará que el transistor puede dar ganancia de intensidad. Para esta comprobación se conecta el óhmetro entre el emisor y el colector, a la vez que la resistencia se conecta entre el colector y la base. En la figura 5-22 se representa el procedimiento correspondiente a un transistor NPN. Si no se acertó y se tiene el cable positivo unido al emisor y el negativo al colector, no se leerá una resistencia baja. Recuérdese bien que, al verificar la ganancia en un transistor NPN, la resistencia debe conectarse entre el cable positivo y la base. La conexión correcta será la combinación emisor-colector que muestre la mayor ganancia (o sea, la menor resistencia). Cuando esto se consiga, los cables del óhmetro identificarán al colector y al emisor, tal como se indica en la figura 5-22 para el caso de los transistores NPN. A causa de la baja resistencia leída, se estará en la seguridad de que el transistor tiene ganancia; dicha resistencia será generalmente muy inferior a 100 000 n. Al verificar la ganancia de un transistor PNP, la conexión que da la menor resistencia leída es la

81

Transistores de unión

lndicacion de baja resistencia

Indicación de baja resislencia

+

Fig. S-20 Determinación de una unión polarizada directamente.

NPN Fig. S-22 Comprobación de una ganancia NPN.

Indicación de baja resistencia

Indicación de alta resistencia

+

Hg. S-21 Determinación de una unión polarizada inversamente.

PNP Fig. S-23 Comprobación de una ganancia PNP.

82

Transistores de unión

representada en la figura 5-23. Recuérdese que la resistencia ha de conectarse entre el cable negativo y la base, en el caso de los transistores PNP. La combinación que muestra la mayor ganancia (o sea, la menor resistencia) es precisamente la de la figura 5-23. Todo este proceso es más difícil de describir que de ~~ectuar. Con algo de práctica, se hace rápida y factlmente. El único inconveniente de este procedimiento es que no puede emplearse con los transistores instalados en un circuito. A continuación se resume el proceso: l. Se emplea la escalaR X 100 del óhmetro (R x 1 para los transistores de potencia de germanio). 2. Hallar los dos terminales que presentan alta resistencia al aplicarles una y otra polaridad. El tercer terminal será la base. 3. Si el transistor es NPN, con el cable positivo unido a la base, debe encontrarse una baja resistencia con uno y otro de los dos terminales restantes. En los transistores PNP, será el cable negativo el que haya de unirse a la base para obtener una resistencia baja. 4. Con el óhmetro intercalado en la combinación emisor-colector, se conecta la resistencia ( 100 kll, ó 1 kll) entre el cable positivo y el terminal de base, si el componente es NPN. Luego se invierte la combinación emisor-colector. Cuando el cable positivo esté unido al colector se obtendrá la menor resistencia. 5. Al comprobar un transistor PNP, la resistencia se conecta entre el cable negativo y la base. La combinación correcta (o sea, de menor resistencia) corresponde al cable negativo unido al colector.

Crriente de fuga

El proceso se recuerda mejor y resulta menos confuso conociendo su fundamento. En la figura 5-24 se representa lo que sucede cuando se comprueba la ganancia de un transistor NPN. El cable positivo del óhmetro está unido directamente al colector, con lo que éste se polariza inversamente, como debe ser. El cable positivo del óhmetro está conectado también a la base, aunque a través de una gran resistencia; con lo cual, la base se polariza directamente, como debe ser. Sin embargo, la resistencia elevada mantiene muy baja la corriente de base. Entonces, si el transistor tiene ganancia, la

Indicación de baja resistencia

-{q J ~

E

La intensidad de colector es. {3 veces mayor y el óhmetro indica baja resistencia

Fig. 5-24 Prueba con óhmetro.

corriente emisor-colector será mayor. Esta corriente la suministra el óhmetro, y éste indica una resistencia baja a causa del aumento de corriente del emisor al colector. Algunos óhmetros tienen la polaridad al revés. Otros tienen una tensión de alimentación muy reducida a fin de no poner en conducción las uniones PN. Estas características del óhmetro deben conocerse antes de usarlo para comprobar un transistor. Los transistores presentan ciertas corrientes de fuga, debidas al efecto de los portadores minoritarios . U na de las corrientes de fuga se designa leso. (La letra 1 significa intensidad de corriente, CB representa la unión colector-base, y O indi